JP2019105631A - Vibrating-mass gyroscope system - Google Patents

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Abstract

To provide a vibrating-mass gyroscope system capable of obtaining a rotation of a vibrating mass about each of three orthogonal axes by only one system.SOLUTION: The gyroscope system includes: a vibrating mass 60; multiple electrodes 66, 68, 70 each arranged to provide one of a driving force and a force rebalance in the direction of each of three orthogonal axes; and a gyroscope controller that provides a drive signal to a first electrode 66 to facilitate an in-plane periodic oscillatory motion of the vibrating mass 60 along a first axis X of the three orthogonal axes. The gyroscope controller also generates a force-rebalance signal provided to each of a second electrode 68 and a third electrode 70 associated with a second axis Y and a third axis Z, respectively, of the three orthogonal axes to calculate a rotation of the gyroscope system about the respective second axis Y and third axis Z of the three orthogonal axes.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、一般に、センサシステムに関し、より詳細には、振動マスジャイロスコープシステムに関する。   The present invention relates generally to sensor systems, and more particularly to a vibrating mass gyroscope system.

受感(例えば、入力または感知)軸を中心とした回転を求めるように構成され得る、多くの異なる種類の振動マスジャイロスコープシステムがある。1つのタイプのジャイロスコープとして、コリオリ振動ジャイロスコープ(CVG)がある。例えば、振動マスジャイロスコープや音叉ジャイロスコープなどの多くのCVGがある。例として、CVGにおいて、少なくとも1つのマスが駆動軸に沿って面内で振動し得る。その振動マスに平行な入力軸の回りに角速度が加わると、それに応答して、コリオリ力によって振動マスが感知軸に沿って面外で(例えば、駆動軸に対して90°)振動する。開ループ機器における面外運動の振幅、または閉ループ機器において再平衡(rebalance)をとって面外運動をゼロにするために必要な力は、入力軸の回りに加えられる角速度の大きさに対応し得る。   There are many different types of vibrating mass gyroscope systems that can be configured to determine rotation about a sensitive (e.g., input or sensing) axis. One type of gyroscope is the Coriolis vibration gyroscope (CVG). For example, there are many CVGs, such as vibrating mass gyroscopes and tuning fork gyroscopes. As an example, in CVG, at least one mass may oscillate in a plane along the drive axis. In response to an angular velocity applied about an input axis parallel to the vibrating mass, the Coriolis force causes the vibrating mass to vibrate out of plane (eg, 90 ° with respect to the drive axis) along the sensing axis. The amplitude of out-of-plane motion in an open-loop instrument, or the force required to rebalance in an open-loop instrument to zero out-of-plane motion, corresponds to the magnitude of the angular velocity applied about the input axis. obtain.

一実施形態は、ジャイロスコープシステムを含む。このシステムは、振動マスと、それぞれが、駆動力およびフォースリバランス(force−rebalance)のうちの1つを振動マスに3つの直交軸の各々の向きに与えるように配置された複数の電極と、を備える、センサシステムを含む。またシステムは、電極群のうちの第1の電極に与えられる駆動信号を生成することにより駆動力を与えて、3つの直交軸のうちの第1の軸に沿った振動マスの面内周期振動運動(in−plane periodic oscillatory motion)を容易にする、ジャイロスコープコントローラを含む。また、ジャイロスコープコントローラは、3つの直交軸のうちの第2の軸および第3の軸にそれぞれ関連付けられた、複数の電極のうちの第2の電極および第3の電極の各々に与えられるフォースリバランス信号を生成し、3つの直交軸の第2の軸および第3の軸のそれぞれを中心としたジャイロスコープシステムの回転を求める。   One embodiment includes a gyroscope system. The system comprises an oscillating mass and a plurality of electrodes, each arranged to provide the oscillating mass with one of a driving force and a force-rebalance in each of three orthogonal axes. And a sensor system. The system also provides a driving force by generating a drive signal applied to the first of the group of electrodes to provide in-plane periodic vibration of the vibrating mass along the first of three orthogonal axes. A gyroscope controller is included to facilitate in-plane periodic motion. Also, the gyroscope controller may be configured to apply a force to each of the second and third electrodes of the plurality of electrodes respectively associated with the second and third axes of the three orthogonal axes. A rebalance signal is generated to determine rotation of the gyroscope system about each of the second and third axes of the three orthogonal axes.

別の実施形態は、ジャイロスコープシステムを介して、3つの直交軸の各々を中心とした回転を測定するための方法を含む。この方法は、第1の期間において、駆動信号を第1の電極に与えて、駆動力を振動マスに3つの直交軸のうちの第1の軸に沿って与えることと、第1の期間において、第1のフォースリバランス信号を第2の電極に与えて、第1のフォースリバランスを振動マスに3つの直交軸のうちの第2の軸の向きに与え、第1のフォースリバランス信号に基づいて、第2の軸を中心としたジャイロスコープシステムの回転を求めることとを含む。また、方法は、第1の期間において、第2のフォースリバランス信号を第3の電極に与えて、第2のフォースリバランスを振動マスに3つの直交軸のうちの第3の軸の向きに与えて、第2のフォースリバランス信号に基づいて、第3の軸を中心としたジャイロスコープシステムの回転を求めることと、第2の期間において、駆動信号を第2の電極に与えて、駆動力を振動マスに第2の軸に沿って与えることとを含む。方法は、第2の期間において、第1のフォースリバランス信号を第1の電極に与えて、第1のフォースリバランスを振動マスに第1の軸の向きに与え、第1のフォースリバランス信号に基づいて、第1の軸を中心としたジャイロスコープシステムの回転を求めることをさらに含む。   Another embodiment includes a method for measuring rotation about each of three orthogonal axes via a gyroscope system. The method comprises applying a drive signal to the first electrode in a first period to apply a drive force to the vibrating mass along a first of three orthogonal axes; and in the first period , Applying a first force rebalance signal to a second electrode to apply a first force rebalance to the vibrating mass in a direction of a second one of the three orthogonal axes, the first force rebalance signal Determining the rotation of the gyroscope system about the second axis based on Also, the method applies a second force rebalance signal to the third electrode during the first period to cause the second force rebalance to be directed to the vibrating mass in the direction of the third of the three orthogonal axes. Determining the rotation of the gyroscope system about the third axis based on the second force rebalance signal, and providing the drive signal to the second electrode in the second period, Applying a driving force to the vibrating mass along a second axis. The method applies a first force rebalance signal to the first electrode during a second time period to apply a first force rebalance to the vibrating mass in a direction of a first axis, and a first force rebalance The method further includes determining rotation of the gyroscope system about the first axis based on the signal.

別の実施形態は、ジャイロスコープシステムを含む。このジャイロスコープシステムは、第1のセンサシステムを含む。第1のセンサシステムは、第1の振動マスと、第1の駆動力を3つの直交軸のうちの第1の軸の向きに、第1のフォースリバランスを3つの直交軸のうちの第2の軸の向きに、かつ第2のフォースリバランスを3つの直交軸のうちの第3の軸の向きに、第1の振動マスに与えるように配置された、第1の組の電極とを備える。またシステムは、第2のセンサシステムを含む。第2のセンサシステムは、第2の振動マスと、第2の駆動力を第2の軸の向きに、第3のフォースリバランスを第1の軸の向きに、かつ第4のフォースリバランスを第3の軸の向きに、第2の振動マスに与えるように配置された、第2の組の電極とを備える。システムは、ジャイロスコープコントローラをさらに含む。ジャイロスコープコントローラは、第1および第2の組の電極のそれぞれに与えられる第1の駆動信号および第2の駆動信号を生成することにより、それぞれの第1および第2の駆動力を与えて、それぞれの第1および第2の軸に沿った第1および第2の振動マスの面内周期振動運動を容易にし、第1の組の電極に与えられる第1のフォースリバランス信号を生成して、それぞれの第2および第3の軸を中心としたジャイロスコープシステムの回転を求め、第2の組の電極に与えられる第2のフォースリバランス信号を生成して、それぞれの第1および第3の軸を中心としたジャイロスコープシステムの回転を求めるように構成される。   Another embodiment includes a gyroscope system. The gyroscope system includes a first sensor system. The first sensor system includes a first vibrating mass, a first driving force in a direction of a first of three orthogonal axes, and a first force rebalance in a third of three orthogonal axes. A first set of electrodes, arranged to provide a first vibrating mass in the direction of two axes and in the direction of the third of three orthogonal axes, with a second force rebalance Equipped with The system also includes a second sensor system. The second sensor system has a second vibrating mass, a second driving force in the direction of the second axis, a third force rebalance in the direction of the first axis, and a fourth force rebalance And a second set of electrodes arranged to provide the second vibrating mass in the direction of the third axis. The system further includes a gyroscope controller. The gyroscope controller provides respective first and second drive forces by generating a first drive signal and a second drive signal provided to each of the first and second sets of electrodes, Facilitating in-plane periodic oscillatory motion of the first and second vibrating masses along respective first and second axes to generate a first force rebalance signal provided to the first set of electrodes Determining the rotation of the gyroscope system about the respective second and third axes, generating a second force rebalance signal to be applied to the second set of electrodes, and the respective first and third Configured to determine the rotation of the gyroscope system about the axis of.

図1は、振動マスジャイロスコープシステムの一例を示す。FIG. 1 shows an example of a vibrating mass gyroscope system. 図2は、センサシステムの一例を示す。FIG. 2 shows an example of a sensor system. 図3は、センサシステムの動きの図示例を示す。FIG. 3 shows an illustrative example of the movement of the sensor system. 図4は、センサシステムの別の例を示す。FIG. 4 shows another example of a sensor system. 図5は、センサシステムの動きの別の図示例を示す。FIG. 5 shows another illustrative example of the movement of the sensor system. 図6は、ジャイロスコープシステムの別の例を示す。FIG. 6 shows another example of a gyroscope system. 図7は、ジャイロスコープシステムのさらに別の例を示す。FIG. 7 shows yet another example of a gyroscope system. 図8は、センサシステムの動きの別の図示例を示す。FIG. 8 shows another illustrative example of the movement of the sensor system. 図9は、第1のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 9 shows an illustrative example of the first calibration period. 図10は、第2のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 10 shows an illustrative example of the second calibration period. 図11は、第3のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 11 shows an illustrative example of the third calibration period. 図12は、第4のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 12 shows an illustrative example of the fourth calibration period. 図13は、第5のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 13 shows an illustrative example of the fifth calibration period. 図14は、第6のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 14 shows an illustrative example of the sixth calibration period. 図15は、第7のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 15 shows an illustrative example of the seventh calibration period. 図16は、第8のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 16 shows an illustrative example of the eighth calibration period. 図17は、第9のキャリブレーション期間の図示例を示す。FIG. 17 shows an illustrative example of a ninth calibration period. 図18は、ジャイロスコープシステムを介して、3つの直交軸の各々を中心とした回転を測定するための方法の一例を示す。FIG. 18 illustrates an example of a method for measuring rotation about each of three orthogonal axes via a gyroscope system.

本発明は、一般に、センサシステムに関し、詳細には、振動マスジャイロスコープシステムに関する。振動マスジャイロスコープシステムは、センサシステムとジャイロスコープコントローラとを含む。センサシステムは、実質的に平坦な振動マスとして構成され得る少なくとも1つの振動マスと、1組の電極とを含み得る。電極は、駆動信号をジャイロスコープコントローラから受け取り、振動マスの駆動力を3つの直交軸のうちの第1の軸に沿って与えることにより、振動マスの面内振動運動を与える第1の電極を含み得る。また、電極は、ジャイロスコープコントローラによって与えられる第1のフォースリバランス信号を受け取る第2の電極と、ジャイロスコープコントローラによって与えられる第2のフォースリバランス信号を受け取る第3の電極とを含み、振動マスのフォースリバランスを3つの直交軸のうちの第2および第3の軸の各々の向きに与え得る。この結果、ジャイロスコープコントローラは、フォースリバランス信号に基づいて(例えば、フォースリバランス信号の振幅に基づいて)ジャイロスコープシステムの第2および第3の軸を中心とした回転を求め得る。センサシステムは1つだけで、振動マスの3つの直交軸の各々の向きの駆動および/またはフォースリバランスを制御し得る。   The present invention relates generally to sensor systems, and more particularly to a vibrating mass gyroscope system. The vibrating mass gyroscope system includes a sensor system and a gyroscope controller. The sensor system may include at least one vibrating mass, which may be configured as a substantially flat vibrating mass, and a set of electrodes. The electrodes receive a drive signal from the gyroscope controller and provide a driving force of the vibrating mass along a first of three orthogonal axes to provide an in-plane vibrating motion of the vibrating mass. May be included. The electrodes also include a second electrode receiving a first force rebalance signal provided by the gyroscope controller and a third electrode receiving a second force rebalance signal provided by the gyroscope controller, the vibration Force rebalance of the mass may be provided for each of the second and third axes of the three orthogonal axes. As a result, the gyroscope controller may determine rotation about the second and third axes of the gyroscope system based on the force rebalance signal (e.g., based on the amplitude of the force rebalance signal). Only one sensor system may control the driving and / or force rebalancing of each of the three orthogonal axes of the vibrating mass.

例として、ジャイロスコープシステムは、複数のセンサシステムを含み得る。ジャイロスコープコントローラは、駆動信号をセンサシステムの各々に与えることにより、駆動力をそれぞれの振動マスに別々の軸に沿って与え、かつセンサシステムの各々について、3つの直交軸の他の軸にフォースリバランス信号を与えるように構成され得る。この結果、ジャイロスコープコントローラは、3つの直交軸に対して加えられた別々のフォースリバランス信号に基づいて、ジャイロスコープシステムの3つの直交軸を中心とした回転を求め得る。さらに、ジャイロスコープコントローラは、センサシステムの各々に加えられる駆動信号(したがってフォースリバランス信号も)がそれぞれ沿う軸を交互に変更するように構成され得る。この結果、所与の1つのセンサシステムは、別々の期間におけるジャイロスコープシステムの3つの直交軸を中心とした回転を求めることを容易にするように構成され得る。さらに、複数のセンサシステムについて、ジャイロスコープシステムの所与の1つの軸を中心とした回転は、2つの別々の期間において差分計算されることにより、ジャイロスコープシステムのその軸を中心とした回転に対するセンサシステムのキャリブレーションを容易にし得る。   As an example, the gyroscope system may include multiple sensor systems. The gyroscope controller provides drive to the respective vibrating masses along separate axes by applying drive signals to each of the sensor systems, and for each of the sensor systems, forces are applied to the other axes of the three orthogonal axes. It may be configured to provide a rebalance signal. As a result, the gyroscope controller may determine rotation of the gyroscope system about three orthogonal axes based on the separate force rebalance signals applied to the three orthogonal axes. Furthermore, the gyroscope controller may be configured to alternate the axes along which the drive signals (and hence also the force rebalance signal) applied to each of the sensor systems are respectively. As a result, a given sensor system may be configured to facilitate determining rotation of the gyroscope system about three orthogonal axes in different time periods. Further, for multiple sensor systems, rotation about a given axis of the gyroscope system is calculated differentially in two separate time periods to allow rotation relative to that axis of the gyroscope system. It may facilitate calibration of the sensor system.

図1は、一例である振動マスジャイロスコープシステム10を示す。振動マスジャイロスコープシステム10は、航空および航海などの、回転の正確な測定が必要とされ得る様々な用途において実装され得る。振動マスジャイロスコープシステム10は、センサシステム12およびジャイロスコープコントローラ14を含む。   FIG. 1 illustrates an example vibrating mass gyroscope system 10. The vibrating mass gyroscope system 10 may be implemented in various applications where accurate measurement of rotation may be required, such as aeronautics and voyages. The vibrating mass gyroscope system 10 includes a sensor system 12 and a gyroscope controller 14.

センサシステム12は、実質的に平坦な慣性マスとして構成され得る少なくとも1つの振動マス16を含む。例として、振動マス16は、対となるように配置された偶数量(例えば、4個)の振動マスとして構成される。例えば、振動マス16は、一層のシリコンとして作製され、そして略正方形状に作成されることにより、3つの直交軸に沿った面内移動を可能とし得る。図1の例において、センサシステム12は、1組以上のX軸電極18と、1組以上のY軸電極20と、1組以上のZ軸電極22とを含む。X、Y、およびZ軸電極18、20、22の各々は、振動マス16のうちのそれぞれの1つに接続されて、振動マス16の各々がX、Y、およびZ軸電極18、20、22の各々のそれぞれの組に関連付けられるようにされ得る。   Sensor system 12 includes at least one vibrating mass 16 that may be configured as a substantially flat inertial mass. As an example, the vibrating mass 16 is configured as an even quantity (e.g., four) vibrating masses arranged in pairs. For example, the vibrating mass 16 may be fabricated as a single layer of silicon and may be made generally square to allow in-plane movement along three orthogonal axes. In the example of FIG. 1, the sensor system 12 includes one or more sets of X-axis electrodes 18, one or more sets of Y-axis electrodes 20, and one or more sets of Z-axis electrodes 22. Each of the X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 is connected to a respective one of the vibrating masses 16, such that each of the vibrating masses 16 is X, Y, and Z axis electrodes 18, 20, 22 may be associated with each respective set.

例として、上記組のX、Y、およびZ軸電極18、20、22は、振動マス16の周辺に配置され、3つの直交軸の各々の向きに振動マス16の面内周期振動移動およびフォースリバランスを提供し得る。例えば、上記組のX、Y、およびZ軸電極18、20、22の各々は、容量結合された電極対を含み得る。これらの電極対は、振動マス16に対して静電引力を生成して、固定筐体(例えば、X、Y、およびZ軸電極18、20、22が接続される)に対して振動マス16を移動させるように構成される。本明細書において、センサシステム12の動作中の所与の時点において、X、Y、およびZ軸電極18、20、22のうちの1つは、面内周期振動移動を容易にするために振動マス16に与えられる駆動力が沿う駆動軸に対応し、X、Y、およびZ軸電極18、20、22のうちの他の2つは、ジャイロスコープシステム10のそれぞれの感知軸を中心とした回転を求めるための感知軸に対応し得る。   By way of example, the set of X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 are arranged around the vibrating mass 16 and the in-plane periodic oscillatory movement and force of the vibrating mass 16 in each of the three orthogonal axes are oriented. May provide rebalancing. For example, each of the sets of X, Y, and Z axis electrodes 18, 20, 22 may include capacitively coupled electrode pairs. These electrode pairs generate an electrostatic attractive force on the vibrating mass 16 to move the vibrating mass 16 to the fixed housing (for example, the X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 are connected). Configured to move the As used herein, at a given time during operation of sensor system 12, one of X, Y, and Z axis electrodes 18, 20, 22 vibrates to facilitate in-plane periodic oscillatory movement. The drive force applied to mass 16 corresponds to the drive axis along which the other two of X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 are centered about the respective sense axes of gyroscope system 10 It may correspond to a sensing axis for determining rotation.

ジャイロスコープコントローラ14は、X、Y、およびZ軸電極18、20、22にまとめて関連付けられ得るピックオフ信号POを受け取るように構成されて、振動マス16のフォースリバランスを与えるようにされる。また、ジャイロスコープコントローラ14は、所与の期間において上記組のX、Y、およびZ軸電極18、20、22のうちの1つに与えられる1つ以上の駆動信号DRVを生成することにより、静電気力を生成して、直交軸のうちの1つに関連付けられたそれぞれの駆動軸に沿った振動マス16の面内周期振動運動を与えるように構成され得る。例えば、駆動信号DRVは、X、Y、およびZ軸電極18、20、22が接続された対応する筐体に振動マス16を接続する1つ以上の湾曲部(flexures)に関連付けられた共振周波数に略等しい周波数を有し得る。例として、本明細書にてより詳細に説明するように、振動マス16が複数ある例において、各所与の対の振動マス16に対して、180°位相のずれた面内周期振動運動が与えられて、振動マス16の相殺運動が与えられ得る。したがって、本明細書において説明するように、センサシステム12は、振動マス16がそれぞれのX、Y、およびZ軸電極18、20、22のいずれかに加えられている駆動信号DRVに応答して3つの直交軸のいずれかに沿って駆動される際、いずれの場合も実質的に同様に駆動され得るように構成される。   Gyroscope controller 14 is configured to receive pickoff signal PO, which may be associated with X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 collectively, to provide force rebalancing of vibrating mass 16. The gyroscope controller 14 also generates one or more drive signals DRV to be applied to one of the set of X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 in a given time period, Electrostatic forces may be generated to provide in-plane periodic oscillatory motion of the vibrating mass 16 along respective drive axes associated with one of the orthogonal axes. For example, the drive signal DRV may be a resonant frequency associated with one or more flexures that connect the vibrating mass 16 to the corresponding housing to which the X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 are connected. Can have a frequency approximately equal to By way of example, as will be described in more detail herein, in the case of a plurality of vibrating masses 16, an in-plane periodic oscillatory motion 180 ° out of phase is provided for each given pair of vibrating masses 16. The counteracting motion of the vibrating mass 16 can be provided. Thus, as described herein, the sensor system 12 responds to the drive signal DRV to which the vibrating mass 16 is applied to any of the respective X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22. When driven along any of the three orthogonal axes, it is configured to be driven in substantially the same manner in either case.

また、ジャイロスコープコントローラ14は、駆動信号DRVに対してX、Y、およびZ軸電極18、20、22の他の2つの組に対し与えられるフォースリバランス信号FRBを生成することにより、各々駆動軸に対して直交するそれぞれの感知軸に沿って静電気力を生成し、センサシステム12のそれぞれの感知軸を中心とした回転に応答して(例えば、感知ピックオフ信号POに応答して)振動マス16の感知ピックオフおよび動きをゼロにするように構成される。例えば、フォースリバランス信号FRBは、駆動信号DRVを受け取っていないX、Y、およびZ軸電極18、20、22のうちの各2つに与えられる第1のフォースリバランス信号FRB1および第2のフォースリバランス信号FRB2を含み得る。例として、フォースリバランス信号FRBは、駆動信号DRVの周波数に略等しい(例えば、対応する湾曲部の共振周波数に略等しい)周波数を有し得る。 Also, the gyroscope controller 14 drives each of the drive signals DRV by generating a force rebalance signal FRB applied to the other two sets of X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22. An electrostatic force is generated along each sense axis orthogonal to the axis, and responsive to rotation about each sense axis of the sensor system 12 (eg, in response to the sense pickoff signal PO) a vibrating mass Sixteen sense pickoffs and movement are configured to be zero. For example, the force rebalance signal FRB is not received the driving signals DRV X, Y, and Z-axis electrode first force rebalance signal FRB 1 and the second given to each two of the 18, 20, 22 It may include a force rebalance signal FRB 2. As an example, the force rebalance signal FRB may have a frequency approximately equal to the frequency of the drive signal DRV (e.g. approximately equal to the resonance frequency of the corresponding bending portion).

駆動信号DRVおよびフォースリバランス信号FRBは、図1の例に信号POとして示される復調ピックオフ信号に基づく振幅で生成され得る。例として、復調感知ピックオフ信号POは、フォースリバランス信号FRBの周波数よりも著しく大きな(例えば、一桁以上)周波数を有し得る。したがって、センサシステム12の所与の軸を中心とした回転によって、駆動軸に関連付けられた面内周期振動運動に対して直交する、振動マス16のコリオリ力誘導運動が生じ得る。したがって、フォースリバランス信号FRBに応答して他2つの直交軸の向きのフォースリバランスによって生成された静電気力は、振動マス16を、それぞれの感知軸に沿ったゼロ位置に強制的に維持し得る。本明細書において、用語「ゼロ位置」は、復調ピックオフ信号に関連付けられた約ゼロ値に対応する感知軸に沿った振動マス16の位置に対応する。   The drive signal DRV and the force rebalance signal FRB may be generated with an amplitude based on the demodulation pickoff signal shown as the signal PO in the example of FIG. As an example, the demodulation sense pickoff signal PO may have a frequency (e.g., an order of magnitude or more) significantly greater than the frequency of the force rebalance signal FRB. Thus, rotation of the sensor system 12 about a given axis may result in Coriolis force-induced motion of the vibrating mass 16 that is orthogonal to the in-plane periodic oscillatory motion associated with the drive axis. Thus, the electrostatic force generated by the force rebalance in the direction of the other two orthogonal axes in response to the force rebalance signal FRB forces the vibrating mass 16 to be maintained at a zero position along its respective sensing axis. obtain. As used herein, the term "zero position" corresponds to the position of the vibrating mass 16 along the sensing axis that corresponds to the approximately zero value associated with the demodulated pickoff signal.

ジャイロスコープコントローラ14は、プロセッサ24と、信号生成器26と、復調器システム28を含む。信号生成器26は、X、Y、およびZ軸電極18、20、22に与えられる駆動信号DRVおよびフォースリバランス信号FRBを生成するように構成される。駆動信号DRVおよびフォースリバランス信号FRBの印加に応答して、ピックオフ信号POは、復調器システム28に与えられる。例として、ピックオフ信号POは、振動マス16の動きに応答してX、Y、およびZ軸電極18、20、22に容量結合された振幅変調ピックオフ信号に対応し得る。このように、ピックオフ信号POは、復調器システム28を介して復調され、それぞれの駆動信号DRVおよび/またはフォースリバランス信号FRBの適切な大きさを決定し、よって、それぞれ、振動マス16の面内周期振動運動を維持し、振動マス16を感知軸におけるゼロ位置に維持し得る。   The gyroscope controller 14 includes a processor 24, a signal generator 26, and a demodulator system 28. The signal generator 26 is configured to generate the drive signal DRV and the force rebalance signal FRB applied to the X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22. In response to the application of drive signal DRV and force rebalance signal FRB, pickoff signal PO is provided to demodulator system 28. As an example, pickoff signal PO may correspond to an amplitude modulated pickoff signal capacitively coupled to X, Y and Z axis electrodes 18, 20, 22 in response to movement of vibrating mass 16. Thus, the pickoff signal PO is demodulated via the demodulator system 28 to determine the appropriate magnitude of the respective drive signal DRV and / or the force rebalance signal FRB, and thus the faces of the vibrating mass 16 respectively. The inner periodic oscillatory motion may be maintained, and the oscillating mass 16 may be maintained at the zero position on the sensing axis.

このように、プロセッサ24は、センサシステム12のそれぞれの感知軸を中心とした角回転速度を示すように、フォースリバランス信号FRBの大きさを求め得る。例として、振動マス16を感知軸のうちの所与の1つに沿ったゼロ位置に維持するために必要なフォースリバランス信号FRBの大きさ、およびしたがって静電気力は、センサシステム12の各感知軸を中心とした回転速度に対応し得る。したがって、フォースリバランス信号FRBの大きさは、センサシステム12のそれぞれの感知軸を中心とした角回転を求めるように、プロセッサ24によって実現され得る。したがって、ジャイロスコープコントローラ14は、それぞれの感知軸を中心とした回転の角速度の測定値を出力信号ROTとして与え得る。   In this manner, processor 24 may determine the magnitude of force rebalance signal FRB to indicate an angular rotational velocity about each sensing axis of sensor system 12. As an example, the magnitude of the force rebalance signal FRB required to maintain the vibrating mass 16 at a zero position along a given one of the sensing axes, and thus the electrostatic force, may be detected by each sensing of the sensor system 12 It can correspond to rotational speeds about an axis. Thus, the magnitude of the force rebalance signal FRB may be implemented by the processor 24 to determine an angular rotation about the respective sensing axis of the sensor system 12. Thus, the gyroscope controller 14 may provide a measure of the angular velocity of rotation about the respective sense axis as the output signal ROT.

図2は、一例のセンサシステム50を示す。センサシステム50は、図1の例におけるセンサシステム12に対応し得る。したがって、以下の図2の例において図1の例を参照する。   FIG. 2 shows an example sensor system 50. Sensor system 50 may correspond to sensor system 12 in the example of FIG. Therefore, reference is made to the example of FIG. 1 in the example of FIG. 2 below.

センサシステム50は、デカルト座標系56および58によって示されるように、直交する2つの平面視52および54において示される。センサシステム50は、ばね湾曲部の群64を介して筐体62に接続された振動マス60を含む。なお、図2の例は、振動マス60は、ばね湾曲部64の対を介して筐体62の内壁の各々に接続されていることを示すが、湾曲部64は、任意の構成を有し得る。湾曲部の群64は、静電気力および/またはコリオリ力に応答した、振動マス60の筐体62に対する3つの直交軸の各々の向きの動きを容易にするように構成される。さらに、また、センサシステム50は、図2の例においてX軸電極66、Y軸電極68、およびZ軸電極70として示される複数組の電極を含む。なお、図示を簡単にするために、Z軸電極70は、第1の平面視52において見えておらず、Y軸電極は、第2の平面視54において見えていない。   Sensor system 50 is shown in two orthogonal plan views 52 and 54, as shown by Cartesian coordinate systems 56 and 58. Sensor system 50 includes a vibrating mass 60 connected to housing 62 via a group 64 of spring flexures. Although the example of FIG. 2 shows that the vibrating mass 60 is connected to each of the inner walls of the housing 62 via a pair of spring curved portions 64, the curved portions 64 have any configuration. obtain. The group of flexures 64 is configured to facilitate movement of each of the three orthogonal axes relative to the housing 62 of the vibrating mass 60 in response to electrostatic and / or Coriolis forces. Furthermore, sensor system 50 also includes sets of electrodes, shown as X-axis electrode 66, Y-axis electrode 68, and Z-axis electrode 70 in the example of FIG. In order to simplify the drawing, the Z-axis electrode 70 is not seen in the first plan view 52, and the Y-axis electrode is not seen in the second plan view 54.

このように、図2の例に示されるように、センサシステム50は、3つの直交軸の各々を中心として略対称であり、所与の一回に駆動信号DRVを複数組の電極66、68、および70のうちの所与の1つに与えて、その軸を駆動軸とし、その軸に沿って面内周期振動運動させ、よって、複数組の電極66、68、および70のうちの他の2つの各々は、それぞれのフォースリバランス信号を複数組の電極66、68、および70のうちの他の2つに与えたことに基づき、センサシステム50のそれぞれの感知軸を中心とした回転を求めるための感知軸に対応し得る。   Thus, as shown in the example of FIG. 2, the sensor system 50 is generally symmetrical about each of the three orthogonal axes, and the drive signal DRV is given multiple sets of electrodes 66, 68 at one time. , And 70, with its axis as the drive axis, and in-plane periodic oscillatory motion along that axis, and thus the other of the sets of electrodes 66, 68, and 70 , Each of which is based on applying the respective force rebalance signal to the other two of the plurality of sets of electrodes 66, 68, and 70, rotation about the respective sensing axes of the sensor system 50. Can correspond to a sensing axis for determining

図3は、センサシステム50の動きの図示例100を示す。図示100は、センサシステム50およびセンサシステム50の関連構成要素を示す。したがって、以下の図3の例において、同様の参照符号を用い、図1および2を参照する。   FIG. 3 shows an illustrative example 100 of the movement of the sensor system 50. The illustration 100 shows the sensor system 50 and the relevant components of the sensor system 50. Thus, in the example of FIG. 3 below, like reference numerals are used and reference is made to FIGS.

図示100は、センサシステム50の第1の動き102を含む。第1の動き102において、駆動信号DRVは、X軸電極66に与えられて、振動マス60のX軸に沿った(102に示す+X方向および102に示す−X方向)の面内周期振動運動を与える。例として、駆動信号DRVは、X軸電極66のうちの一方に与えられて、一位相において一方向(例えば、+X方向)に静電引力を与える単一信号を含み得、そして、ばね湾曲部の群64は、逆位相(例えば、180°)において逆方向に振動マス60の反動の動きを与える。別の例として、駆動信号DRVは、互いに対して180°位相がずれており、互いに逆の各位相において互いに逆の各X軸方向に静電引力を与える一対の駆動信号DRVを含み得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、第1の動き102において駆動信号DRVをX軸電極66に与えながら、第1のフォースリバランス信号FRB1をY軸電極68に与え、第2のフォースリバランス信号FRB2をZ軸電極70に与えて、振動マス60をYおよびZ感知軸のそれぞれに沿ったゼロ位置に維持し得る。 The illustration 100 comprises a first movement 102 of the sensor system 50. In the first movement 102, the drive signal DRV is given to the X-axis electrode 66, and the in-plane periodic vibration movement along the X-axis of the vibrating mass 60 (+ X direction shown in 102 and -X direction shown in 102) give. As an example, drive signal DRV may include a single signal applied to one of X-axis electrodes 66 to provide electrostatic attraction in one phase (eg, + X direction) in one phase, and a spring bending portion Group 64 provides repulsive motion of vibrating mass 60 in the opposite direction in antiphase (eg, 180 °). As another example, the drive signals DRV may include a pair of drive signals DRV that are 180 ° out of phase with each other and provide electrostatic attraction in mutually opposite X axis directions in opposite phases. As an example, the gyroscope controller 14 provides the first force rebalance signal FRB 1 to the Y-axis electrode 68 while applying the drive signal DRV to the X-axis electrode 66 in the first movement 102, and the second force rebalance giving signal FRB 2 in the Z-axis electrode 70 may maintain the seismic mass 60 to the zero position along each of Y and Z sense axis.

図示100は、センサシステム50の第2の動き104を含む。第2の動き104において、駆動信号DRVは、Y軸電極68に与えられて、振動マス60のY軸に沿った(104に示す+Y方向および104に示す−Y方向)の面内周期振動運動を与える。例として、駆動信号DRVは、Y軸電極68のうちの一方に与えられて、一位相において一方向(例えば、+Y方向)に静電引力を与える単一信号を含み得、そして、ばね湾曲部の群64は、逆位相(例えば、180°)において逆方向に振動マス60の反動の動きを与える。別の例として、駆動信号DRVは、互いに対して180°位相がずれており、互いに逆の各位相において互いに逆の各Y軸方向に静電引力を与える一対の駆動信号DRVを含み得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、第2の動き104において駆動信号DRVをY軸電極68に与えながら、第1のフォースリバランス信号FRB1をX軸電極66に与え、第2のフォースリバランス信号FRB2をZ軸電極70に与えて、振動マス60をXおよびZ感知軸のそれぞれに沿ったゼロ位置に維持し得る。 The illustration 100 comprises a second movement 104 of the sensor system 50. In the second movement 104, the drive signal DRV is given to the Y-axis electrode 68, and the in-plane periodic vibration movement along the Y-axis of the vibrating mass 60 (+ Y direction shown in 104 and -Y direction shown in 104) give. As an example, drive signal DRV may include a single signal that is applied to one of Y-axis electrodes 68 to provide electrostatic attraction in one phase (eg, + Y direction) in one phase, and a spring curve Group 64 provides repulsive motion of vibrating mass 60 in the opposite direction in antiphase (eg, 180 °). As another example, the drive signals DRV may include a pair of drive signals DRV that are 180 ° out of phase with each other and provide electrostatic attraction in opposite Y axis directions in opposite phases. As an example, the gyroscope controller 14 provides the first force rebalance signal FRB 1 to the X-axis electrode 66 while applying the drive signal DRV to the Y-axis electrode 68 in the second movement 104, and the second force rebalance giving signal FRB 2 in the Z-axis electrode 70 may maintain the seismic mass 60 to the zero position along each of the X and Z sense axis.

図示100は、センサシステム50の第3の動き106を含む。第3の動き106において、駆動信号DRVは、Z軸電極70に与えられて、振動マス60のZ軸に沿った(106に示す+Z方向および106に示す−Z方向)の面内周期振動運動を与える。例として、駆動信号DRVは、Z軸電極70のうちの1つに与えられて、一位相において一方向(例えば、+Z方向)に静電引力を与える単一信号を含み得、そして、ばね湾曲部の群64は、逆位相(例えば、180°)において逆方向に振動マス60の反動の動きを与える。別の例として、駆動信号DRVは、互いに対して180°位相がずれており、互いに逆の各位相において互いに逆の各Z軸方向に静電引力を与える一対の駆動信号DRVを含み得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、第3の動き106において駆動信号DRVをZ軸電極70に与えながら、第1のフォースリバランス信号FRB1をX軸電極66に与え、第2のフォースリバランス信号FRB2をY軸電極68に与えて、振動マス60をXおよびY感知軸のそれぞれに沿ったゼロ位置に維持し得る。 The illustration 100 comprises a third movement 106 of the sensor system 50. In the third movement 106, the drive signal DRV is given to the Z-axis electrode 70, and the in-plane periodic vibration movement along the Z-axis of the vibrating mass 60 (+ Z direction shown in 106 and -Z direction shown in 106) give. As an example, drive signal DRV may include a single signal applied to one of Z-axis electrodes 70 to provide electrostatic attraction in one phase (eg, + Z direction) in one phase, and spring bending. The group of parts 64 provides the recoiling motion of the vibrating mass 60 in the opposite direction in opposite phase (e.g. 180 [deg.]). As another example, the drive signals DRV may include a pair of drive signals DRV that are 180 ° out of phase with each other and provide electrostatic attraction in mutually opposite Z axis directions in opposite phases. As an example, the gyroscope controller 14 provides the first force rebalance signal FRB 1 to the X-axis electrode 66 while applying the drive signal DRV to the Z-axis electrode 70 in the third movement 106, and the second force rebalance giving signal FRB 2 in the Y-axis electrode 68 may maintain the seismic mass 60 to the zero position along each of the X and Y sensing axis.

図4は、別の例のセンサシステム150を示す。センサシステム150は、図1の例のセンサシステム12に対応し得る。したがって、以下の図4の例において、図1の例を参照する。   FIG. 4 shows another example sensor system 150. Sensor system 150 may correspond to sensor system 12 of the example of FIG. Thus, in the example of FIG. 4 below, reference is made to the example of FIG.

センサシステム150は、デカルト座標系152によって示されるように、Z軸に沿った平面図において示される。センサシステム150は、筐体156にばね湾曲部の群158を介して接続された4つの振動マス154を含む。なお、図4に示す例では、振動マス群154の各々が筐体156の各々の内壁にばね湾曲部の対158を介して接続されるが、湾曲部158は任意の構成を有し得る。湾曲部の群158は、静電気力および/またはコリオリ力に応答した、振動マス154の筐体156に対する3つの直交軸の各々の向きの動きを容易にするように構成される。例として、振動マス群154の面内周期振動運動は、各所与の振動マス群154の対について、180°位相がずれて与えられて、振動マス154の動きを相殺する。さらに、また、センサシステム150は、複数組の電極を含む(図4の例では、複数組のX軸電極160、複数組のY軸電極162、および複数組のZ軸電極(図4の例では見えていない)が示されている)。   Sensor system 150 is shown in plan view along the Z-axis, as shown by Cartesian coordinate system 152. Sensor system 150 includes four vibrating masses 154 connected to housing 156 via a group of spring flexures 158. In the example shown in FIG. 4, each of the vibrating mass groups 154 is connected to the inner wall of each of the casings 156 through the pair of spring-curved portions 158, but the curved portions 158 may have any configuration. The group of flexures 158 is configured to facilitate movement of each of the three orthogonal axes relative to the housing 156 of the vibrating mass 154 in response to electrostatic and / or Coriolis forces. As an example, the in-plane periodic oscillatory motion of the oscillating mass group 154 is provided 180 ° out of phase for each given oscillating mass group 154 to offset the movement of the oscillating mass 154. Furthermore, the sensor system 150 further includes a plurality of sets of electrodes (in the example of FIG. 4, a plurality of sets of X-axis electrodes 160, a plurality of sets of Y-axis electrodes 162, and a plurality of sets of Z-axis electrodes (example of FIG. Not shown))).

このように、図4の例に示されるように、センサシステム150は、3つの直交軸の各々を中心として略対称であり、所与の一回に駆動信号DRVを複数組の電極160、162、およびZ軸電極のうちの所与の1つに与え、その軸を駆動軸とし、その軸に沿って面内周期振動運動させ、よって、複数組の電極160、162、およびZ軸電極のうちの他の2つの各々は、それぞれのフォースリバランス信号を複数組の電極160、162、およびZ軸電極のうちの他の2つに与えたことに基づき、センサシステム150のそれぞれの感知軸を中心とした回転を求めるための感知軸に対応し得る。   Thus, as shown in the example of FIG. 4, the sensor system 150 is generally symmetrical about each of three orthogonal axes, and multiple sets of electrodes 160, 162 at one given drive signal DRV. , And a given one of the Z-axis electrodes, with that axis as the drive axis, and in-plane periodic oscillatory motion along that axis, so that the sets of electrodes 160, 162, and Z-axis electrodes are Each of the other two of the sensor axes of the sensor system 150 is based on the application of the respective force rebalance signal to the other two of the plurality of sets of electrodes 160, 162 and Z-axis electrodes. Can correspond to a sensing axis for determining a rotation around.

図5は、センサシステム150の動きの図示例200を示す。図示200は、センサシステム150およびセンサシステム150の関連構成要素を示す。したがって、図5に示す以下の例において、同様の参照符号を用い、図1および4を参照する。   FIG. 5 shows an illustrative example 200 of the movement of sensor system 150. Diagram 200 shows sensor system 150 and associated components of sensor system 150. Thus, in the following example shown in FIG. 5, like reference numerals are used and reference is made to FIGS.

図示200は、センサシステム150の動きを含む。この動きにおいて、駆動信号DRVは、複数組のX軸電極160に与えられて、振動マスの群154のX軸に沿った面内周期振動運動を与える。図5の例において、振動マス154は、振動マス群154の各対について約180°位相がずれているように示されており、よって、振動マス群154の各対は、同時に+X方向および−X方向の両方へ移動している。上記と同様に、駆動信号DRVは、複数組のX軸電極160のうちの所与の1つに与えられ、一位相において一方向(例えば、+X方向)に静電引力を与える単一信号を含み得、そして、ばね湾曲部の群158は、逆位相(例えば、180°)において逆方向に振動マス154の反動の動きを与える。別の例として、駆動信号DRVは、互いに対して180°位相がずれており、互いに逆の各位相において互いに逆の各X軸方向に静電引力を与える一対の駆動信号DRVを含み得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、駆動信号DRVを複数組のX軸電極160に与えながら、第1のフォースリバランス信号FRBYを複数組のY軸電極162に与え、第2のフォースリバランス信号FRBZを複数組のZ軸電極(図4および5の例において図示せず)に与えて、振動マス154をYおよびZ感知軸のそれぞれに沿ったゼロ位置に維持し得る。 The illustration 200 includes the movement of the sensor system 150. In this movement, drive signal DRV is applied to a plurality of sets of X-axis electrodes 160 to provide in-plane periodic vibrational motion along group X of vibration masses 154. In the example of FIG. 5, the vibrating masses 154 are shown to be approximately 180 ° out of phase for each pair of vibrating masses 154 so that each pair of vibrating masses 154 is simultaneously in the + X direction and You are moving in both directions. Similar to the above, the drive signal DRV is applied to a given one of the plurality of sets of X-axis electrodes 160 to provide a single signal that provides electrostatic attraction in one direction (eg, + X direction) in one phase. A group of spring flexures 158 may be included and provide repulsive motion of the vibrating mass 154 in opposite directions in opposite phase (e.g., 180 [deg.]). As another example, the drive signals DRV may include a pair of drive signals DRV that are 180 ° out of phase with each other and provide electrostatic attraction in mutually opposite X axis directions in opposite phases. As an example, the gyroscope controller 14 provides the first force rebalance signal FRB Y to the multiple sets of Y-axis electrodes 162 while providing the drive signal DRV to the multiple sets of X-axis electrodes 160, and performs the second force rebalance. Signal FRB Z may be provided to sets of Z-axis electrodes (not shown in the examples of FIGS. 4 and 5) to maintain the vibrating mass 154 at a zero position along each of the Y and Z sensing axes.

なお、図5の例は、振動マス群154のX軸に沿った動きのみを示すが、駆動信号DRVは、複数組のY軸電極162または複数組のZ軸電極に与えられて、図3の例における説明と同様に、それぞれYおよびZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。   Although the example of FIG. 5 shows only the movement of the vibrating mass group 154 along the X axis, the drive signal DRV is given to a plurality of sets of Y axis electrodes 162 or a plurality of sets of Z axis electrodes. Similar to the explanation in the example, the in-plane periodic oscillatory motion along the Y and Z axes is given.

図1の例を再び参照する。上記のように、ジャイロスコープシステム10は、駆動信号DRVを複数組の電極18、20、および22のうちの1つに与えて、振動マス16を直交軸のうちの対応の1つに沿って駆動したことに基づいて、直交軸のうちの2つを中心とした回転速度ROTを求め、かつフォースリバランス信号FRBを電極18、20、および22のうちの他の2つの組に与えることによって、電極18、20、および22のうちの他の2つの組に関連付けられた対応の2つの直交軸を中心とした回転速度ROTを求めるように構成され得る。しかし、振動マス16は、3つの直交軸のいずれに沿っても駆動され得るように構成されているので、ジャイロスコープコントローラ14は、ジャイロスコープシステム10の動作中に駆動軸を変化させ、したがって、ジャイロスコープシステム10の感知軸を変化させるように構成され得る。この結果、所与の1つのセンサシステム12は、駆動軸を異なる期間において変化させることに応答した、異なる期間の各々において直交軸のうちの任意の2つを中心とした回転速度ROTの計算を容易にするように構成され得る。例として、駆動信号DRVを複数組の電極18、20、および22のうちの異なる1つに与えることに基づいて駆動軸を変化させることにより、それぞれ他の2つの直交軸を中心とした回転速度ROTの測定が交互に容易にされ、したがって、1つのセンサシステム12によって、異なる期間にわたり、3つの直交軸のすべてを中心とした回転速度ROTを測定することが可能となる。別の例として、本明細書においてより詳細に説明するように、複数のセンサシステム12を実装することによって、3つの直交軸のすべてを中心とした回転ROTの同時の計算が容易にされ得、そしてセンサシステム12のうちの1つ以上のキャリブレーションが可能となり得る。   Refer again to the example of FIG. As noted above, the gyroscope system 10 provides the drive signal DRV to one of the sets of electrodes 18, 20 and 22 to cause the vibrating mass 16 to move along the corresponding one of the orthogonal axes. By determining the rotational speed ROT about two of the orthogonal axes based on the actuation and by applying a force rebalance signal FRB to the other two sets of electrodes 18, 20 and 22 , Rotation rates ROT about corresponding two orthogonal axes associated with the other two sets of electrodes 18, 20 and 22, respectively. However, because the vibrating mass 16 is configured to be driven along any of the three orthogonal axes, the gyroscope controller 14 changes the drive axis during operation of the gyroscope system 10, thus: The sensing axis of gyroscope system 10 may be configured to change. As a result, one given sensor system 12 is responsive to varying the drive axis in different time periods, and calculates the rotational speed ROT about any two of the orthogonal axes in each of the different time periods. It may be configured to facilitate. As an example, by changing the drive axis based on applying the drive signal DRV to different ones of the plurality of sets of electrodes 18, 20 and 22, the rotational speeds about two other orthogonal axes respectively The measurement of ROT is alternately facilitated, so that one sensor system 12 makes it possible to measure the rotational speed ROT about all three orthogonal axes over different time periods. As another example, implementing multiple sensor systems 12 may facilitate simultaneous calculation of rotational ROT about all three orthogonal axes, as described in more detail herein. And calibration of one or more of the sensor systems 12 may be possible.

例として、ジャイロスコープシステム10は、複数の実質的に同一のセンサシステム12を含み得る。一例として、ジャイロスコープシステム10は、2つの実質的に同一のセンサシステム12を含み得る。別の例として、ジャイロスコープシステム10は、3つの実質的に同一のセンサシステム12を含み得る。例えば、センサシステム12は、実質的に共通の、すなわち同一の平面上に配置され得る。複数のセンサシステム12の一例において、駆動信号DRVは、異なるセンサシステム12の各々における、異なる組の電極18、20、および22に与えられ得る。したがって、回転速度ROTは、3つの直交軸の各々について同時に求められ得る。さらに、軸のうちの少なくとも1つを中心とした回転速度ROTが冗長に求められ得る。例えば、そのような冗長性は、直交軸のうちの所与の1つを中心としたそれぞれのセンサシステム12のキャリブレーションを容易にし得る。   As an example, gyroscope system 10 may include multiple substantially identical sensor systems 12. As one example, gyroscope system 10 may include two substantially identical sensor systems 12. As another example, gyroscope system 10 may include three substantially identical sensor systems 12. For example, the sensor systems 12 may be arranged substantially on a common, ie on the same plane. In one example of multiple sensor systems 12, drive signal DRV may be provided to different sets of electrodes 18, 20 and 22 in each of the different sensor systems 12. Thus, the rotational speed ROT can be determined simultaneously for each of the three orthogonal axes. Furthermore, the rotational speed ROT about at least one of the axes may be determined redundantly. For example, such redundancy may facilitate calibration of each sensor system 12 about a given one of orthogonal axes.

図6は、別の例のジャイロスコープシステム250を示す。ジャイロスコープシステム250は、図1の例におけるジャイロスコープシステム10の一部に対応する。図6の例において、ジャイロスコープシステム250は、第1のセンサシステム252と、第2のセンサシステム254とを含む。例として、センサシステム252および254の各々は、図2の例におけるセンサシステム50または図4の例におけるセンサシステム150と実質的に同様に構成され得る。したがって、以下の図6の例の説明において、図1〜5の例を参照する。   FIG. 6 shows another example gyroscope system 250. Gyroscope system 250 corresponds to a portion of gyroscope system 10 in the example of FIG. In the example of FIG. 6, gyroscope system 250 includes a first sensor system 252 and a second sensor system 254. By way of example, each of sensor systems 252 and 254 may be configured substantially similar to sensor system 50 in the example of FIG. 2 or sensor system 150 in the example of FIG. Accordingly, in the description of the example of FIG. 6 below, reference is made to the examples of FIGS.

図6の例において、第1のセンサシステム252は、X軸駆動信号DRVX1を与えられて、振動マスのX軸に沿った面内周期振動運動を容易にすることを模式的に示している。したがって、図6の例において、X軸は、第1のセンサシステム252についての駆動軸に対応する。また、第1のセンサシステム252は、Y軸フォースリバランス信号FRBY1を与えられて、振動マスのY軸の向きのフォースリバランスを容易にし、かつZ軸フォースリバランス信号FRBZ1を与えられて、振動マスのZ軸の向きのフォースリバランスを容易にすることを模式的に示している。この結果、ジャイロスコープコントローラ14は、Y軸およびZ軸に対して振動マスに作用するコリオリ力から生じるピックオフ信号POに基づいて、第1のセンサシステム252のY軸およびZ軸を中心とした回転速度をそれぞれに求めるように構成され得る。 In the example of FIG. 6, the first sensor system 252 is schematically shown to be provided with the X axis drive signal DRV X1 to facilitate in-plane periodic oscillatory motion along the X axis of the oscillatory mass . Thus, in the example of FIG. 6, the X axis corresponds to the drive axis for the first sensor system 252. The first sensor system 252 is also provided with a Y-axis force rebalance signal FRB Y1 to facilitate force rebalance in the direction of the Y-axis of the vibrating mass and to receive a Z-axis force rebalance signal FRB Z1. It is schematically shown that facilitating force rebalance in the direction of the Z axis of the vibrating mass. As a result, the gyroscope controller 14 rotates the first sensor system 252 about the Y and Z axes based on the pickoff signal PO resulting from the Coriolis force acting on the vibrating mass relative to the Y and Z axes. It may be configured to determine the speed for each.

同様に、第2のセンサシステム254は、Y軸駆動信号DRVY2を与えられて、振動マスのY軸に沿った面内周期振動運動を容易にすることを模式的に示している。したがって、図6の例において、Y軸は、第2のセンサシステム254についての駆動軸に対応する。また、第2のセンサシステム254は、X軸フォースリバランス信号FRBX2を与えられて、振動マスのX軸の向きのフォースリバランスを容易にし、かつZ軸フォースリバランス信号FRBZ2を与えられて、振動マスのZ軸の向きのフォースリバランスを容易にすることを模式的に示している。この結果、ジャイロスコープコントローラ14は、X軸およびZ軸に対して振動マスに作用するコリオリ力から生じるピックオフ信号POに基づいて、第2のセンサシステム254のX軸およびZ軸を中心とした回転速度をそれぞれに求めるように構成され得る。 Similarly, the second sensor system 254 is schematically shown to be provided with a Y-axis drive signal DRV Y2 to facilitate in-plane periodic oscillatory motion along the Y axis of the oscillatory mass. Thus, in the example of FIG. 6, the Y axis corresponds to the drive axis for the second sensor system 254. The second sensor system 254 is also provided with an X-axis force rebalance signal FRB X2 to facilitate force rebalance in the direction of the X axis of the vibrating mass and to receive a Z-axis force rebalance signal FRB Z2. It is schematically shown that facilitating force rebalance in the direction of the Z axis of the vibrating mass. As a result, the gyroscope controller 14 rotates the second sensor system 254 about the X and Z axes based on the pickoff signal PO resulting from the Coriolis force acting on the vibrating mass relative to the X and Z axes. It may be configured to determine the speed for each.

例として、第1および第2のセンサシステム252および254は、それぞれ駆動信号DRVX1およびDRVY2信号を同時に与えられ得、同様にそれぞれフォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1、ならびにフォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2を同時に与えられ得る。したがって、ジャイロスコープシステム250は、第1のセンサシステム252に関連するフォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1に基づいて、YおよびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定するように構成され得、かつ第2のセンサシステム254に関連付けられたフォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2に基づいて、XおよびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し得る。したがって、ジャイロスコープシステム250は、2つのセンサシステム252および254だけを用いて、3つの直交軸のすべてを中心としたジャイロスコープシステム250の回転速度を同時に求めるように構成され得る。この結果、ジャイロスコープシステム250は、直交軸ごとに別々のセンサシステムを実装するジャイロスコープシステムよりも低コストかつ簡易に実現され得る。さらに、第1および第2のセンサシステム252および254は、共通の平面上に作製されることにより、ジャイロスコープシステム250は、より小型かつ平坦な構成で作製され占有空間を低減し得る。 As an example, the first and second sensor systems 252 and 254 can simultaneously receive the drive signals DRV X1 and DRV Y2 , respectively, and similarly the force rebalance signals FRB Y1 and FRB Z1 and the force rebalance signal FRB, respectively. X2 and FRB Z2 can be given simultaneously. Thus, gyroscope system 250 may be configured to measure rotational rates ROT about the Y and Z axes based on the force rebalance signals FRB Y1 and FRB Z1 associated with the first sensor system 252, And, based on the force rebalance signals FRB X2 and FRB Z2 associated with the second sensor system 254, the rotational speed ROT about the X and Z axes may be measured. Thus, gyroscope system 250 may be configured to simultaneously determine the rotational speed of gyroscope system 250 about all three orthogonal axes using only two sensor systems 252 and 254. As a result, gyroscope system 250 may be implemented at lower cost and ease than gyroscope systems that implement separate sensor systems for each orthogonal axis. In addition, the first and second sensor systems 252 and 254 may be fabricated on a common plane, so that the gyroscope system 250 may be fabricated in a more compact and flat configuration to reduce the occupied space.

さらに、上記のように、ジャイロスコープコントローラ14は、異なる期間の各々においてセンサシステム252および254の各々の駆動軸を変化させて、センサシステム252および254の各々の駆動軸、およびしたがって感知軸、を変化させるように構成され得る。例として、図6の例は、第1のセンサシステム252がX軸に沿って駆動されて、Y軸およびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し、第2のセンサシステム254がY軸に沿って駆動されて、X軸およびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定することを示すが、ジャイロスコープコントローラ14は、それぞれの駆動軸を交互にまたは同時に変化させ得る。例えば、ジャイロスコープコントローラ14は、後の期間において、Y軸駆動信号DRVY1、X軸フォースリバランス信号FRBX1、およびZ軸フォースリバランス信号FRBZ1を第1のセンサシステム252に与え得、Z軸駆動信号DRVZ2、X軸フォースリバランス信号FRBX2、およびY軸フォースリバランス信号FRBY2を第2のセンサシステム254に与え得る。この結果、後の期間において、第1のセンサ252は、Y軸に沿って駆動されて、X軸およびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し得、第2のセンサシステム254は、Z軸に沿って駆動され、X軸およびY軸を中心とした回転速度ROTを測定し得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、フォースリバランス信号FRBに基づいて前の期間の駆動軸に沿った面内周期振動運動を停止し得、また、駆動軸を変化させた際に2つの直交軸を中心とした回転速度ROTを求める前に、振動マスがその軸に沿ってゼロとなるまで待機し得る。センサシステム252および254のうちの1つが1つの駆動軸から別の駆動軸に変化するが、センサシステム252および254のうちの他方がリアルタイムに2つの直交軸を中心とした回転速度ROTを継続して求め得る。 Further, as noted above, the gyroscope controller 14 changes the drive axis of each of the sensor systems 252 and 254 in each of the different time periods to drive the drive axes of each of the sensor systems 252 and 254, and thus the sense axis, It can be configured to change. As an example, in the example of FIG. 6, the first sensor system 252 is driven along the X axis to measure the rotational speed ROT about the Y axis and the Z axis, and the second sensor system 254 is the Y axis , And the gyroscope controller 14 may change the respective drive axes alternately or simultaneously. For example, gyroscope controller 14 may provide Y axis drive signal DRV Y1 , X axis force rebalance signal FRB X1 , and Z axis force rebalance signal FRB Z1 to first sensor system 252 in a later time period, Z The axis drive signal DRV Z2 , the X axis force rebalance signal FRB X2 , and the Y axis force rebalance signal FRB Y2 may be provided to the second sensor system 254. As a result, in a later period, the first sensor 252 can be driven along the Y axis to measure the rotational speed ROT about the X and Z axes, and the second sensor system 254 can It can be driven along an axis to measure rotational speeds ROT about the X and Y axes. As an example, the gyroscope controller 14 may stop the in-plane periodic oscillatory motion along the drive axis of the previous period based on the force rebalance signal FRB, and when changing the drive axis, two orthogonal axes Before determining the rotational speed ROT about H, we can wait until the vibrating mass is zero along its axis. While one of the sensor systems 252 and 254 changes from one drive axis to another, the other of the sensor systems 252 and 254 continues the rotational speed ROT about two orthogonal axes in real time You can ask for.

図7は、別の例のジャイロスコープシステム300を示す。ジャイロスコープシステム300は、図1の例におけるジャイロスコープシステム10の一部に対応し得る。図7の例において、ジャイロスコープシステム300は、第1のセンサシステム302と、第2のセンサシステム304と、第3のセンサシステム306とを含む。例として、センサシステム302、304、および306の各々は、図2の例におけるセンサシステム50または図4の例におけるセンサシステム150と実質的に同様に構成され得る。したがって、以下の図7の例の説明において、図1〜5の例を参照する。   FIG. 7 shows another example gyroscope system 300. Gyroscope system 300 may correspond to a portion of gyroscope system 10 in the example of FIG. In the example of FIG. 7, gyroscope system 300 includes a first sensor system 302, a second sensor system 304, and a third sensor system 306. By way of example, each of sensor systems 302, 304, and 306 may be configured substantially similar to sensor system 50 in the example of FIG. 2 or sensor system 150 in the example of FIG. Accordingly, in the description of the example of FIG. 7 below, reference is made to the example of FIGS.

図7の例において、第1のセンサシステム302は、X軸駆動信号DRVX1を与えられて、振動マスのX軸に沿った面内周期振動運動を容易にすることを模式的に示している。したがって、図7の例において、X軸は、第1のセンサシステム302についての駆動軸に対応する。また、第1のセンサシステム302は、Y軸フォースリバランス信号FRBY1を与えられ、振動マスのY軸の向きのフォースリバランスを容易にし、かつZ軸フォースリバランス信号FRBZ1を与えられて、振動マスのZ軸の向きのフォースリバランスを容易にすることを模式的に示している。この結果、ジャイロスコープコントローラ14は、Y軸およびZ軸に対して振動マスに作用するコリオリ力から生じるピックオフ信号POに基づいて、第1のセンサシステム302のY軸およびZ軸を中心とした回転速度をそれぞれに求めるように構成され得る。 In the example of FIG. 7, the first sensor system 302 is schematically shown to be provided with an X-axis drive signal DRV X1 to facilitate in-plane periodic oscillatory motion along the X axis of the oscillatory mass . Thus, in the example of FIG. 7, the X axis corresponds to the drive axis for the first sensor system 302. The first sensor system 302 is also provided with a Y-axis force rebalance signal FRB Y1 to facilitate force rebalance in the direction of the Y-axis of the vibrating mass and to receive a Z-axis force rebalance signal FRB Z1. 4 schematically illustrates facilitating force rebalancing in the direction of the Z axis of the vibrating mass. As a result, the gyroscope controller 14 rotates the first sensor system 302 about the Y and Z axes based on the pickoff signal PO resulting from the Coriolis force acting on the vibrating mass relative to the Y and Z axes. It may be configured to determine the speed for each.

同様に、第2のセンサシステム304は、Y軸駆動信号DRVY2を与えられて、振動マスのY軸に沿った面内周期振動運動を容易にすることを模式的に示している。したがって、図7の例において、Y軸は、第2のセンサシステム304についての駆動軸に対応する。また、第2のセンサシステム304は、X軸フォースリバランス信号FRBX2を与えられて、振動マスのX軸の向きのフォースリバランスを容易にし、かつZ軸フォースリバランス信号FRBZ2を与えられて、振動マスのZ軸の向きのフォースリバランスを容易にすることを模式的に示している。この結果、ジャイロスコープコントローラ14は、X軸およびZ軸に対して振動マスに作用するコリオリ力から生じるピックオフ信号POに基づいて、第2のセンサシステム304のX軸およびZ軸を中心とした回転速度をそれぞれに求めるように構成され得る。 Similarly, the second sensor system 304 is schematically shown to be provided with a Y-axis drive signal DRV Y2 to facilitate in-plane periodic oscillatory motion along the Y axis of the oscillatory mass. Thus, in the example of FIG. 7, the Y axis corresponds to the drive axis for the second sensor system 304. The second sensor system 304 is also provided with an X-axis force rebalance signal FRB X2 to facilitate force rebalance in the direction of the X axis of the vibrating mass and to receive a Z-axis force rebalance signal FRB Z2. It is schematically shown that facilitating force rebalance in the direction of the Z axis of the vibrating mass. As a result, the gyroscope controller 14 rotates the second sensor system 304 about the X and Z axes based on the pickoff signal PO resulting from the Coriolis force acting on the vibrating mass relative to the X and Z axes. It may be configured to determine the speed for each.

同様に、第3のセンサシステム306は、Z軸駆動信号DRVZ3を与えられて、振動マスのZ軸に沿った面内周期振動運動を容易にすることを模式的に示している。したがって、図7の例において、Z軸は、第3のセンサシステム306についての駆動軸に対応する。また、第3のセンサシステム306は、X軸フォースリバランス信号FRBX3を与えられて、振動マスのX軸の向きのフォースリバランスを容易にし、かつY軸フォースリバランス信号FRBY3を与えられて、振動マスのY軸の向きのフォースリバランスを容易にすることを模式的に示している。この結果、ジャイロスコープコントローラ14は、X軸およびY軸に対して振動マスに作用するコリオリ力から生じるピックオフ信号POに基づいて、第3のセンサシステム306のX軸およびY軸を中心とした回転速度をそれぞれに求めるように構成され得る。 Similarly, the third sensor system 306 is schematically shown to be provided with the Z-axis drive signal DRV Z3 to facilitate in-plane periodic oscillatory motion along the Z-axis of the oscillatory mass. Thus, in the example of FIG. 7, the Z-axis corresponds to the drive axis for the third sensor system 306. The third sensor system 306 is also provided with an X-axis force rebalance signal FRB X3 to facilitate force rebalance in the direction of the X axis of the vibrating mass and to receive a Y-axis force rebalance signal FRB Y3. It is schematically shown that facilitating force rebalance in the direction of the Y axis of the vibrating mass. As a result, the gyroscope controller 14 rotates the third sensor system 306 about the X and Y axes based on the pickoff signal PO resulting from the Coriolis force acting on the vibrating mass relative to the X and Y axes. It may be configured to determine the speed for each.

例として、センサシステム302、304、および306は、それぞれ駆動信号DRVX1、DRVY2、およびDRVZ3信号を同時に与えられ得、同様にフォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1、フォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2、ならびにフォースリバランス信号FRBX3およびFRBY3を同時に与えられ得る。したがって、ジャイロスコープシステム300は、第1のセンサシステム302に関連付けられたフォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1に基づいて、YおよびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定するように構成され得、第2のセンサシステム304に関連付けられたフォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2に基づいて、XおよびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し得、かつ第3のセンサシステム306に関連付けられたフォースリバランス信号FRBX3およびFRBY3に基づいて、XおよびY軸を中心とした回転速度ROTを測定し得る。したがって、ジャイロスコープシステム300は、3つの直交軸のすべてを中心としたジャイロスコープシステム300の回転速度を同時に求めるように構成され得る。さらに、センサシステム302、304、および306は、共通の平面上に作製されることにより、ジャイロスコープシステム300は、小型かつ平坦な構成で作製され占有空間を低減し得る。 As an example, sensor systems 302, 304, and 306 may simultaneously receive drive signals DRV X1 , DRV Y2 , and DRV Z3 , respectively, and similarly, force rebalance signals FRB Y1 and FRB Z1 , force rebalance signal FRB X2 And FRB Z2 , and the force rebalance signals FRB X3 and FRB Y3 can be provided simultaneously. Thus, gyroscope system 300 may be configured to measure rotational rates ROT about Y and Z axes based on force rebalance signals FRB Y1 and FRB Z1 associated with first sensor system 302. , Based on the force rebalance signals FRB X2 and FRB Z2 associated with the second sensor system 304, the rotational speed ROT about the X and Z axes may be measured and associated with the third sensor system 306 Based on the force rebalance signals FRB X3 and FRB Y3 , the rotational speed ROT about the X and Y axes can be measured. Thus, gyroscope system 300 may be configured to simultaneously determine the rotational speed of gyroscope system 300 about all three orthogonal axes. Furthermore, the sensor systems 302, 304, and 306 may be fabricated on a common plane so that the gyroscope system 300 may be fabricated in a compact and flat configuration to reduce footprint.

さらに、上記のように、ジャイロスコープコントローラ14は、異なる期間の各々においてセンサシステム302、304、および306の各々の駆動軸を変化させて、センサシステム302、304、および306の各々の駆動軸、およびしたがって感知軸、を変化させるように構成され得る。例として、図7の例は、第1のセンサシステム302がX軸に沿って駆動されて、Y軸およびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し、第2のセンサシステム304がY軸に沿って駆動されて、X軸およびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し、第3のセンサシステム306がZ軸に沿って駆動され、X軸およびY軸を中心とした回転速度ROTを測定することを示す。しかし、上記のように、ジャイロスコープコントローラ14は、それぞれの駆動軸を交互にまたは同時に変化させ得る。例えば、ジャイロスコープコントローラ14は、後の期間において、Y軸駆動信号DRVY1、X軸フォースリバランス信号FRBX1、およびZ軸フォースリバランス信号FRBZ1を第1のセンサシステム302に与え得、Z軸駆動信号DRVZ2、X軸フォースリバランス信号FRBX2、およびY軸フォースリバランス信号FRBY2を第2のセンサシステム304に与え得、X軸駆動信号DRVX3、Y軸フォースリバランス信号FRBY3、およびZ軸フォースリバランス信号FRBZ3を第3のセンサシステム306に与え得る。この結果、後の期間において、第1のセンサ302は、Y軸に沿って駆動されて、X軸およびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し得、第2のセンサシステム304は、Z軸に沿って駆動されて、X軸およびY軸を中心とした回転速度ROTを測定し得、第3のセンサシステム306は、X軸に沿って駆動されて、Y軸およびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し得る。したがって、本明細書にてより詳細に説明するように、センサシステム302、304、および306の1つは、ある駆動軸から別の駆動軸へ変化するが、センサシステム302、304、および306の他の2つは、合わせて、3つの直交軸を中心とした回転速度ROTをリアルタイムに継続して求め、連続動作を提供し得る。 Further, as noted above, the gyroscope controller 14 changes the drive axis of each of the sensor systems 302, 304, and 306 in each of the different time periods to drive the drive axes of each of the sensor systems 302, 304, and 306; And thus the sensing axis may be configured to change. As an example, in the example of FIG. 7, the first sensor system 302 is driven along the X axis to measure the rotational speed ROT about the Y axis and the Z axis, and the second sensor system 304 is the Y axis. Is driven to measure the rotational speed ROT around the X and Z axes, and the third sensor system 306 is driven along the Z axis and the rotational speed ROT around the X and Y axes. Indicates to measure. However, as noted above, gyroscope controller 14 may change the respective drive axes alternately or simultaneously. For example, gyroscope controller 14 may provide Y-axis drive signal DRV Y1 , X-axis force rebalance signal FRB X1 , and Z-axis force rebalance signal FRB Z1 to first sensor system 302 in a later time period, Z An axis drive signal DRV Z2 , an X axis force rebalance signal FRB X2 , and a Y axis force rebalance signal FRB Y2 may be provided to the second sensor system 304, and an X axis drive signal DRV X3 and a Y axis force rebalance signal FRB Y3. And a Z-axis force rebalance signal FRB Z3 may be provided to the third sensor system 306. As a result, in a later period, the first sensor 302 may be driven along the Y axis to measure the rotational speed ROT about the X and Z axes, and the second sensor system 304 may Driven along an axis to measure rotational speeds ROT about the X and Y axes, a third sensor system 306 is driven along the X axis and centered on the Y and Z axes. The rotational speed ROT can be measured. Thus, as described in more detail herein, one of the sensor systems 302, 304, and 306 changes from one drive axis to another, but the sensor systems 302, 304, and 306 The other two together may continuously determine the rotational speed ROT about the three orthogonal axes in real time to provide continuous operation.

図8は、センサシステム352、354、および356の動きの別の図示例350を示す。図示350は、図7の例のジャイロスコープシステム300に対応し得る。ここで、第1のセンサシステム352は、第1のセンサシステム302に対応し、第2のセンサシステム354は、第2のセンサシステム304に対応し、第3のセンサシステム356は、第3のセンサシステム306に対応する。したがって、以下の図8の例の説明において、図7の例を参照する。   FIG. 8 shows another illustrative example 350 of the movement of sensor systems 352, 354 and 356. The illustration 350 may correspond to the gyroscope system 300 of the example of FIG. Here, the first sensor system 352 corresponds to the first sensor system 302, the second sensor system 354 corresponds to the second sensor system 304, and the third sensor system 356 is a third. It corresponds to the sensor system 306. Therefore, in the description of the example of FIG. 8 below, reference is made to the example of FIG.

図示350は、第1のセンサシステム352の動きを含む。この動きにおいて、駆動信号DRVは、複数組のX軸電極358に与えられて、振動マス群360のX軸に沿った面内周期振動運動を与える。図8の例において、振動マス群360は、各振動マス群360の対について約180°位相がずれているように示されており、よって、振動マス群360の各対360は、同時に+X方向および−X方向の両方へ移動している。上記と同様に、駆動信号DRVX1は、複数組のX軸電極358のうちの所与の1つに与えられて、一位相において一方向(例えば、+X方向)に静電引力を与える単一信号を含み得、そして、ばね湾曲部の群362は、逆位相(例えば、180°)において逆方向に振動マス360の反動の動きを与える。別の例として、駆動信号DRVX1は、互いに対して180°位相がずれており、互いに逆の各位相において互いに逆の各X軸方向に静電引力を与える一対の駆動信号DRVX1を含み得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、駆動信号DRVX1を複数組のX軸電極358に与えながら、第1のフォースリバランス信号FRBY1を複数組のY軸電極364に与え、第2のフォースリバランス信号FRBZ1を複数組のZ軸電極366に与えて、振動マス360をYおよびZ感知軸のそれぞれに沿ったゼロ位置に維持し得る。 The illustration 350 includes the movement of the first sensor system 352. In this movement, drive signal DRV is applied to a plurality of sets of X-axis electrodes 358 to provide in-plane periodic vibrational movement along the X-axis of vibration mass group 360. In the example of FIG. 8, vibrating mass group 360 is shown to be approximately 180 ° out of phase for each vibrating mass group 360 pair, so each pair 360 of vibrating mass group 360 is simultaneously in the + X direction. And in the -X direction. Similar to the above, drive signal DRV X1 is applied to a given one of a plurality of sets of X-axis electrodes 358 to provide a single electrostatic attraction in one phase (eg, + X direction) in one phase. A signal may be included, and the group of spring flexures 362 provides a repulsive motion of the vibrating mass 360 in the opposite direction in antiphase (eg, 180 °). As another example, drive signal DRV X1 may include a pair of drive signals DRV X1 that are 180 ° out of phase with each other and provide electrostatic attraction in mutually opposite X axis directions in opposite phases. . As an example, the gyroscope controller 14 provides the first force rebalance signal FRB Y1 to the multiple sets of Y-axis electrodes 364 while providing the drive signal DRV X1 to the multiple sets of X-axis electrodes 358, and A balance signal FRB Z1 may be provided to sets of Z-axis electrodes 366 to maintain the vibrating mass 360 at a zero position along each of the Y and Z sensing axes.

図示350は、第2のセンサシステム354の動きを含む。この動きにおいて、駆動信号DRVY2は、複数組のY軸電極364に与えられて、振動マス群360のY軸に沿った面内周期振動運動を与える。図8の例において、振動マス群360は、振動マス群360の各対について約180°位相がずれているように示されており、よって、振動マス群360の各対は、同時に+Y方向および−Y方向の両方へ移動している。上記と同様に、駆動信号DRVY2は、複数組のY軸電極364のうちの所与の1つに与えられて、一位相において一方向(例えば、+Y方向)に静電引力を与える単一信号を含み得、そして、ばね湾曲部の群362は、逆位相(例えば、180°)において逆方向に振動マス360の反動の動きを与える。別の例として、駆動信号DRVY2は、互いに対して180°位相がずれており、互いに逆の各位相において互いに逆の各Y軸方向に静電引力を与える一対の駆動信号DRVY2を含み得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、駆動信号DRVY2を複数組のY軸電極364に与えながら、第1のフォースリバランス信号FRBX2を複数組のX軸電極358に与え、第2のフォースリバランス信号FRBZ2を複数組のZ軸電極366に与えて、振動マス360をXおよびZ感知軸のそれぞれに沿ったゼロ位置に維持し得る。 The illustration 350 includes the movement of the second sensor system 354. In this movement, drive signal DRV Y2 is applied to sets of Y-axis electrodes 364 to provide in-plane periodic vibrational movement along the Y-axis of vibration mass group 360. In the example of FIG. 8, vibrating masses 360 are shown to be approximately 180 degrees out of phase for each pair of vibrating masses 360, so each pair of vibrating masses 360 is simultaneously in the + Y direction and You are moving in both directions. Similar to the above, drive signal DRV Y2 is applied to a given one of sets of Y-axis electrodes 364 to provide a single electrostatic attraction in one phase (eg, + Y direction) in one phase. A signal may be included, and the group of spring flexures 362 provides a repulsive motion of the vibrating mass 360 in the opposite direction in antiphase (eg, 180 °). As another example, the drive signal DRV Y2 is 180 ° out of phase with respect to each other, it may include a pair of driving signals DRV Y2 providing electrostatic attraction to each Y-axis direction opposite to each other in opposite respective phases . As an example, the gyroscope controller 14 provides the first force rebalance signal FRB X2 to the multiple sets of X-axis electrodes 358 while providing the drive signal DRV Y2 to the multiple sets of Y-axis electrodes 364, and A balance signal FRB Z2 may be provided to sets of Z-axis electrodes 366 to maintain the vibrating mass 360 at a zero position along each of the X and Z sensing axes.

図示350は、第3のセンサシステム356の動きを含む。この動きにおいて、駆動信号DRVZ3は、複数組のZ軸電極366に与えられて、振動マス群360のZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。図8の例において、振動マス群360は、振動マス群360の各対について約180°位相がずれているように示されており、よって、振動マス群360の各対は、同時に+Z方向および−Z方向の両方へ移動している。上記と同様に、駆動信号DRVZ3は、複数組のZ軸電極366のうちの所与の1つに与えられて、一位相において一方向(例えば、+Z方向)に静電引力を与える単一信号を含み得、そして、ばね湾曲部の群362は、逆位相(例えば、180°)において逆方向に振動マス360の反動の動きを与える。別の例として、駆動信号DRVZ3は、互いに対して180°位相がずれており、互いに逆の各位相において互いに逆の各Z軸方向に静電引力を与える一対の駆動信号DRVZ3を含み得る。例として、ジャイロスコープコントローラ14は、駆動信号DRVZ3を複数組のZ軸電極366に与えながら、第1のフォースリバランス信号FRBX3を複数組のX軸電極358に与え、第2のフォースリバランス信号FRBY3を複数組のY軸電極364に与えて、振動マス360をXおよびY感知軸のそれぞれに沿ったゼロ位置に維持し得る。 The illustration 350 includes the movement of the third sensor system 356. In this movement, drive signal DRV Z3 is applied to sets of Z-axis electrodes 366 to provide in-plane periodic vibrational motion along the Z-axis of vibrating mass group 360. In the example of FIG. 8, vibrating masses 360 are shown to be approximately 180 ° out of phase for each pair of vibrating masses 360, so each pair of vibrating masses 360 is simultaneously in the + Z direction and -Move in both directions of Z. Similar to the above, drive signal DRV Z3 is applied to a given one of a plurality of sets of Z-axis electrodes 366 to provide electrostatic attraction in one phase in one phase (eg, + Z direction). A signal may be included, and the group of spring flexures 362 provides a repulsive motion of the vibrating mass 360 in the opposite direction in antiphase (eg, 180 °). As another example, the drive signal DRV Z3 are 180 ° out of phase with respect to each other, may include a pair of driving signals DRV Z3 providing electrostatic attraction to each Z-axis direction opposite to each other in opposite respective phases . As an example, the gyroscope controller 14 provides the first force rebalance signal FRB X3 to the plurality of sets of X-axis electrodes 358 while providing the drive signal DRV Z3 to the sets of Z-axis electrodes 366, and A balance signal FRB Y3 may be provided to sets of Y-axis electrodes 364 to maintain the vibrating mass 360 at a zero position along each of the X and Y sensing axes.

例として、センサシステム352、354、および356は、それぞれ駆動信号DRVX1、DRVY2、およびDRVZ3信号を同時に与えられ得、同様にフォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1、フォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2、ならびにフォースリバランス信号FRBX3およびFRBY3を同時に与えられ得る。したがって、ジャイロスコープシステム350は、第1のセンサシステム352に関連付けられたフォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1に基づいて、YおよびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定するように構成され得、第2のセンサシステム354に関連付けられたフォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2に基づいて、XおよびZ軸を中心とした回転速度ROTを測定し得、かつ第3のセンサシステム356に関連付けられたフォースリバランス信号FRBX3およびFRBY3に基づいて、XおよびY軸を中心とした回転速度ROTを測定し得る。したがって、ジャイロスコープシステム350は、3つの直交軸のすべてを中心としたジャイロスコープシステム350の回転速度を同時に求めるように構成され得る。さらに、センサシステム352、354、および356は、共通の平面上に作製されることにより、ジャイロスコープシステム350は、小型かつ平坦な構成で作製され占有空間を低減し得る。 As an example, sensor systems 352, 354 and 356 may simultaneously receive drive signals DRV X1 , DRV Y2 and DRV Z3 respectively, as well as force rebalance signals FRB Y1 and FRB Z1 and force rebalance signal FRB X2. And FRB Z2 , and the force rebalance signals FRB X3 and FRB Y3 can be provided simultaneously. Thus, gyroscope system 350 may be configured to measure rotational rates ROT about Y and Z axes based on force rebalance signals FRB Y1 and FRB Z1 associated with first sensor system 352. , The rotational speed ROT about the X and Z axes may be measured based on the force rebalance signals FRB X2 and FRB Z2 associated with the second sensor system 354 and associated with the third sensor system 356 Based on the force rebalance signals FRB X3 and FRB Y3 , the rotational speed ROT about the X and Y axes can be measured. Thus, gyroscope system 350 may be configured to simultaneously determine the rotational speed of gyroscope system 350 about all three orthogonal axes. Furthermore, sensor systems 352, 354, and 356 may be fabricated on a common plane so that gyroscope system 350 may be fabricated in a compact and flat configuration to reduce footprint.

上記のように、冗長なセンサシステム352、354、および356を実装することによって、それぞれのセンサシステム12の直交軸のうちの所与の1つを中心とした回転速度ROTのキャリブレーションが容易にされ得る。例えば、直交軸のうちの所与の1つを中心とした回転速度ROTの計算は、直交軸のうちのその軸を中心とした回転と、対応の駆動軸に沿った振動マス360の駆動モード信号とのベクトルクロス積に基づく。ジャイロスコープコントローラ14がセンサシステム352、354、および356の所与の1つに対して異なる駆動軸間で循環する場合、ベクトルクロス積は、クロス積関数変数の切り換えに基づいて極性を変化させる。この結果、直交軸の所与の1つに対して、その直交軸を中心とした回転速度は、駆動軸がある軸から別の軸に変化した2つの異なる期間について、差分計算され、したがって互いに逆の極性で計算され得る。この結果、所与の駆動軸に対するセンサシステム352、354、および356の対応の1つに関連付けられた任意のバイアスエラーは、2つの異なる期間の回転速度ROTの計算の間で互いに等しくかつ逆向きに実質的に相殺される。この結果、以下の図9〜17の例において説明するように、ジャイロスコープシステム350は、センサシステムの各々352、354、および356の各々について駆動軸のそれぞれの変化のサイクルにわたりキャリブレーションされ得る。   As noted above, implementing redundant sensor systems 352, 354, and 356 facilitates calibration of rotational speed ROT about a given one of the orthogonal axes of each sensor system 12 It can be done. For example, the calculation of the rotational speed ROT about a given one of the orthogonal axes may be a rotation about that one of the orthogonal axes and the driving mode of the vibrating mass 360 along the corresponding drive axis Based on the vector cross product with the signal. If the gyroscope controller 14 cycles between different drive axes for a given one of the sensor systems 352, 354, and 356, the vector cross product changes polarity based on the switching of the cross product function variable. As a result, for a given one of the orthogonal axes, the rotational speed about that orthogonal axis is differentially calculated for two different time periods in which the drive axis has changed from one axis to another, thus It can be calculated with the opposite polarity. As a result, any bias errors associated with the corresponding one of the sensor systems 352, 354, and 356 for a given drive axis are equal and opposite to each other between the calculations of the rotational speed ROT for two different time periods. Substantially offset by As a result, as described in the example of FIGS. 9-17 below, the gyroscope system 350 can be calibrated over each cycle of change of the drive axis for each of each of the sensor systems 352, 354, and 356.

図9〜17の各例は、「センサシステム1」、「センサシステム2」、および「センサシステム3」と称する3つのセンサシステムを示す。これらは、上記のような3つのセンサシステム(例えば、それぞれセンサシステム352、354、および356)にそれぞれ対応し得る。図9〜17の各例は、それぞれのセンサシステムを含むジャイロスコープシステムのキャリブレーションを完了させる期間において生じ得る異なる期間に対応し得る。したがって、以下の図9〜17の例の説明は、全体として、それぞれのジャイロスコープシステム(例えば、前記ジャイロスコープシステム350)のキャリブレーションのシーケンスに対応し得る。図9〜17の例において、センサシステムは、それぞれの3つの直交軸によってのみ示され、本明細書にて提供するように、駆動軸が変化しているか、駆動信号DRVがそれぞれの電極に印加されているか、またはフォースリバランス信号がそれぞれの電極に印加されて、それぞれの軸を中心とした回転速度Ωが測定されているかのいずれかである。   Each example of FIGS. 9-17 illustrates three sensor systems, referred to as “sensor system 1”, “sensor system 2”, and “sensor system 3”. These may correspond to the three sensor systems as described above (e.g., sensor systems 352, 354, and 356, respectively). Each of the examples of FIGS. 9-17 may correspond to different time periods that may occur during completion of calibration of the gyroscope system that includes the respective sensor system. Thus, the following description of the examples of FIGS. 9-17 may correspond generally to the sequence of calibration of the respective gyroscope system (e.g., the gyroscope system 350). In the example of FIGS. 9-17, the sensor system is shown by only three respective orthogonal axes, and as provided herein, whether the drive axis is changing or the drive signal DRV is applied to each electrode The force rebalance signal is either applied to the respective electrodes and the rotational speed Ω about the respective axis is measured.

図9は、第1のキャリブレーション期間の図示例400を示す。第1のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、駆動軸をX軸からY軸に変化させるように示されている。ここで、そのXおよびY軸は、破線で示され、その遷移は、矢印402で示される。例として、Y軸は、直前の期間(例えば、第1のキャリブレーション期間の直前)においてX軸駆動信号DRVX1を与えられた後に、Y軸駆動信号DRVY1を与えられ始め得る。さらに、例として、X軸電極は、フォースリバランス信号FRBX1を与えられて、X軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBZ1を与えられて、振動マスをZ軸について、直前の期間(例えば、第1のキャリブレーション期間の直前)からゼロに維持し得る。したがって、第1のセンサシステムは、第1のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 FIG. 9 shows an illustrative example 400 of a first calibration period. During a first calibration period, the first sensor system is shown to change the drive axis from the X axis to the Y axis. Here, the X and Y axes are indicated by dashed lines, and the transitions are indicated by arrows 402. As an example, the Y-axis may begin to be provided with the Y-axis drive signal DRV Y1 after being provided with the X-axis drive signal DRV X1 in the immediately preceding period (eg, immediately before the first calibration period). Furthermore, as an example, the X-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB X1 to make the vibrating mass zero for the X axis, and may be provided with a force rebalance signal FRB Z1 for immediately before the vibrating mass for the Z axis. May be maintained at zero from a period of (e.g., immediately before the first calibration period). Therefore, the first sensor system does not facilitate the calculation of the rotational speed ROT in the first calibration period.

また、図示400は、第2のセンサシステムの通常動作状態を示す。第1のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、Y軸駆動信号DRVY2を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するY軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第2のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。上記のように、回転速度は、駆動軸およびそれぞれの感知軸のベクトルクロス積に基づいて求められる。したがって、図9の例において、第2のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX2およびZ軸を中心とした負の回転速度−ΩZ2を与える。 Also, illustration 400 shows the normal operating condition of the second sensor system. During the first calibration period, the second sensor system is provided with the Y-axis drive signal DRV Y2 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the Y-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, the second sensor system, given a force rebalance signal FRB X2 and FRB Z2, the calculation of the rotational speed around the X-axis Omega X and the rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. As mentioned above, the rotational speed is determined based on the vector cross product of the drive axis and each sensing axis. Thus, in the example of FIG. 9, the second sensor system provides a positive rotation rate + Ω X2 around the X axis and a negative rotation rate −Ω Z2 around the Z axis.

同様に、図示400は、第3のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第1のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、Z軸駆動信号DRVZ3を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第3のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX3およびFRBY3を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびY軸を中心とした回転速度ΩYの計算を容易にする。上記のように、回転速度は、駆動軸およびそれぞれの感知軸のベクトルクロス積に基づいて求められる。したがって、図9の例において、第3のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX3およびY軸を中心とした負の回転速度−ΩY3を与える。 Similarly, diagram 400 further illustrates the normal operating condition of the third sensor system. During the first calibration period, the third sensor system is provided with the Z-axis drive signal DRV Z3 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the Z-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, a third sensor system is given a force rebalance signal FRB X3 and FRB Y3, the X axis calculated rotational speed Omega Y centered and the rotation speed Omega X and Y-axis around easily Do. As mentioned above, the rotational speed is determined based on the vector cross product of the drive axis and each sensing axis. Thus, in the example of FIG. 9, the third sensor system provides a positive rotation rate + Ω X3 around the X axis and a negative rotation rate −Ω Y3 around the Y axis.

図10は、第2のキャリブレーション期間の図示例410を示す。第2のキャリブレーション期間は、図示400における第1のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に対して応答するなどして、図9の例における図示400によって示された第1のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。図示410は、第1のセンサシステムの通常動作状態を示す。第1のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第2のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、Y軸駆動信号DRVY1を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するY軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第1のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX1およびFRBZ1を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図10の例において、第1のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX1およびZ軸を中心とした負の回転速度−ΩZ1を与える。 FIG. 10 shows an illustrative example 410 of a second calibration period. The second calibration period may be the first calibration illustrated by diagram 400 in the example of FIG. 9, such as in response to a complete transition of the drive and sense axes of the first sensor system in diagram 400. It may be a period that immediately follows the period. Diagram 410 shows the normal operating condition of the first sensor system. After changing the drive axis in the first calibration period, in the second calibration period, the first sensor system is supplied with the Y-axis drive signal DRV Y1, and Y corresponding to the drive axis of the vibrating mass Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. Further, the first sensor system is given a force rebalance signal FRB X1 and FRB Z1, the calculation of the rotational speed around the X-axis Omega X and the rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 10, the first sensor system provides a positive rotation rate + Ω X1 around the X axis and a negative rotation rate −Ω Z1 around the Z axis.

第2のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、駆動軸をY軸からZ軸に変化させるように示されている。ここで、そのYおよびZ軸は、破線で示され、その遷移は、矢印412で示される。例として、Z軸は、第1のキャリブレーション期間においてY軸駆動信号DRVY2を与えられた後に、Z軸駆動信号DRVZ2を与えられ始め得る。さらに、例として、Y軸電極は、フォースリバランス信号FRBY2を与えられて、Y軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBZ2を与えられ、振動マスをZ軸について、第1のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第2のセンサシステムは、第2のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 During the second calibration period, the second sensor system is shown to change the drive axis from the Y axis to the Z axis. Here, the Y and Z axes are indicated by dashed lines and the transitions are indicated by arrows 412. As an example, the Z-axis may start to be provided with the Z-axis drive signal DRV Z2 after being given the Y-axis drive signal DRV Y2 in the first calibration period. Furthermore, as an example, the Y-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB Y2 to make the vibrating mass zero for the Y axis, and may be provided with a force rebalancing signal FRB Z2 so that the vibrating mass may be It can be maintained at zero from the calibration period of Therefore, the second sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the second calibration period.

図示410は、第3のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第2のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、Z軸駆動信号DRVZ3を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第3のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX3およびFRBY3を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびY軸を中心とした回転速度ΩYの計算を容易にする。図10の例において、第3のセンサシステムは、X軸を中心とした負の回転速度−ΩX3およびY軸を中心とした負の回転速度−ΩY3を与える。 Diagram 410 further illustrates the normal operating condition of the third sensor system. During the second calibration period, the third sensor system is provided with the Z-axis drive signal DRV Z3 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the Z-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, a third sensor system is given a force rebalance signal FRB X3 and FRB Y3, the X axis calculated rotational speed Omega Y centered and the rotation speed Omega X and Y-axis around easily Do. In the example of FIG. 10, the third sensor system provides a negative rotational velocity about the X axis-Ω X3 and a negative rotational velocity about the Y axis-Ω Y3 .

図11は、第3のキャリブレーション期間の図示例420を示す。第3のキャリブレーション期間は、図示410における第2のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に対して応答するなどして、図10の例における図示410によって示された第2のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。図示420は、第1のセンサシステムの通常動作状態を示す。第3のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、Y軸駆動信号DRVY1を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するY軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第1のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX1およびFRBZ1を与えられて、そのY軸を中心とした回転速度ΩYおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図11の例において、第1のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX1およびZ軸を中心とした負の回転速度−ΩZ1を与える。 FIG. 11 shows a graphical example 420 of a third calibration period. The third calibration period is a second calibration illustrated by diagram 410 in the example of FIG. 10, such as in response to a complete transition of the drive and sense axes of the second sensor system in diagram 410. It may be a period that immediately follows the period. Diagram 420 shows the normal operating condition of the first sensor system. During the third calibration period, the first sensor system is provided with the Y-axis drive signal DRV Y1 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the Y-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, the first sensor system is given a force rebalance signal FRB X1 and FRB Z1, the calculation of the rotational speed around the Y axis Omega Y and rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 11, the first sensor system provides a positive rotation rate + Ω X1 around the X axis and a negative rotation rate −Ω Z1 around the Z axis.

同様に、図示420は、第2のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第2のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第3のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、Z軸駆動信号DRVZ2を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第2のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX2およびFRBY2を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびY軸を中心とした回転速度ΩYの計算を容易にする。図11の例において、第2のセンサシステムは、X軸を中心とした負の回転速度−ΩX2およびY軸を中心とした負の回転速度−ΩY2を与える。 Similarly, illustration 420 further illustrates the normal operating condition of the second sensor system. After changing the drive axis in the second calibration period, in the third calibration period, the second sensor system is provided with the Z-axis drive signal DRV Z2 to correspond to the drive axis of the vibrating mass. Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. Further, the second sensor system, given a force rebalance signal FRB X2 and FRB Y2, the X axis calculated rotational speed Omega Y centered and the rotation speed Omega X and Y-axis around easily Do. In the example of FIG. 11, the second sensor system provides a negative rotational velocity about the X axis-Ω X2 and a negative rotational velocity about the Y axis-Ω Y2 .

第3のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、駆動軸をZ軸からX軸に変化させるように示されている。ここで、そのXおよびZ軸は、破線で示され、その遷移は、矢印422で示される。例として、X軸は、第2のキャリブレーション期間においてZ軸駆動信号DRVZ3を与えられた後に、X軸駆動信号DRVX3を与えられ始め得る。さらに、例として、Z軸電極は、フォースリバランス信号FRBZ3を与えられて、Z軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBY3を与えられ、振動マスをY軸について、第2のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第3のセンサシステムは、第3のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 During the third calibration period, the third sensor system is shown to change the drive axis from the Z axis to the X axis. Here, the X and Z axes are indicated by dashed lines and the transitions are indicated by arrows 422. As an example, the X-axis may begin to receive the X-axis drive signal DRV X3 after being provided with the Z-axis drive signal DRV Z3 in the second calibration period. Further, as an example, the Z-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB Z3 to make the vibrating mass zero for the Z axis, and may be provided with a force rebalance signal FRB Y3 . It can be maintained at zero from the calibration period of Therefore, the third sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the third calibration period.

図12は、第4のキャリブレーション期間の図示例430を示す。第4のキャリブレーション期間は、図示420における第3のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に応答するなどして、図11の例における図示420によって示された第3のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。第4のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、駆動軸をY軸からZ軸に変化させるように示されている。ここで、そのYおよびZ軸は、破線で示され、その遷移は、矢印432で示される。例として、Z軸は、第3のキャリブレーション期間においてY軸駆動信号DRVY1を与えられた後に、Z軸駆動信号DRVZ1を与えられ始め得る。さらに、例として、Y軸電極は、フォースリバランス信号FRBY1を与えられて、Y軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBX1を与えられて、振動マスをX軸について、第3のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第1のセンサシステムは、第4のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 FIG. 12 shows a graphical example 430 of a fourth calibration period. The fourth calibration period of the third calibration period illustrated by illustration 420 in the example of FIG. 11, such as in response to a complete transition of the drive and sense axes of the third sensor system in illustration 420. It may be a period immediately following. During the fourth calibration period, the first sensor system is shown to change the drive axis from the Y axis to the Z axis. Here, the Y and Z axes are indicated by dashed lines, and the transitions are indicated by arrows 432. As an example, the Z-axis may begin to be provided with the Z-axis drive signal DRV Z1 after being given the Y-axis drive signal DRV Y1 in the third calibration period. Furthermore, as an example, the Y-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB Y1 to zero the vibrating mass for the Y axis, and may be provided with a force rebalance signal FRB X1 for providing the vibrating mass for the X axis It can be maintained at zero from a calibration period of three. Therefore, the first sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the fourth calibration period.

また、図示430は、第2のセンサシステムの通常動作状態を示す。第4のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、Z軸駆動信号DRVZ2を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第2のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX2およびFRBY2を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびY軸を中心とした回転速度ΩYの計算を容易にする。図11の例において、第2のセンサシステムは、X軸を中心とした負の回転速度−ΩX2およびY軸を中心とした負の回転速度−ΩY2を与える。 Also, the illustration 430 shows the normal operating state of the second sensor system. During the fourth calibration period, the second sensor system is provided with the Z-axis drive signal DRV Z2 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the Z-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, the second sensor system, given a force rebalance signal FRB X2 and FRB Y2, the X axis calculated rotational speed Omega Y centered and the rotation speed Omega X and Y-axis around easily Do. In the example of FIG. 11, the second sensor system provides a negative rotational velocity about the X axis-Ω X2 and a negative rotational velocity about the Y axis-Ω Y2 .

同様に、図示430は、第3のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第3のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第4のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、X軸駆動信号DRVX3を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するX軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第3のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBY3およびFRBZ3を与えられて、そのY軸を中心とした回転速度ΩYおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図12の例において、第3のセンサシステムは、Y軸を中心とした正の回転速度+ΩY3およびZ軸を中心とした正の回転速度+ΩZ3を与える。 Similarly, diagram 430 further illustrates the normal operating condition of the third sensor system. After changing the drive axis in the third calibration period, in the fourth calibration period, the third sensor system is supplied with the X-axis drive signal DRV X3, and X corresponding to the drive axis of the vibrating mass Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. In addition, the third sensor system is provided with force rebalance signals FRB Y3 and FRB Z3 to facilitate the calculation of the rotation speed Ω Y around its Y axis and the rotation speed Ω Z around Z axis Do. In the example of FIG. 12, the third sensor system provides a positive rotation speed + Ω Y3 around the Y axis and a positive rotation speed + Ω Z3 around the Z axis.

図13は、第5のキャリブレーション期間の図示例440を示す。第4のキャリブレーション期間は、図示430における第1のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に応答するなどして、図12の例における図示430によって示された第4のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。図示440は、第1のセンサシステムの通常動作状態を示す。第4のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第5のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、Z軸駆動信号DRVZ1を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第1のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX1およびFRBY1を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびY軸を中心とした回転速度ΩYの計算を容易にする。図13の例において、第1のセンサシステムは、X軸を中心とした負の回転速度−ΩX1およびY軸を中心とした負の回転速度−ΩY1を与える。 FIG. 13 shows an illustrative example 440 of a fifth calibration period. The fourth calibration period of the fourth calibration period illustrated by diagram 430 in the example of FIG. 12, such as in response to a complete transition of the drive and sense axes of the first sensor system in diagram 430. It may be a period immediately following. Illustration 440 shows the normal operating condition of the first sensor system. After changing the drive axis in the fourth calibration period, in the fifth calibration period, the first sensor system is provided with the Z-axis drive signal DRV Z1 to correspond to the drive axis of the vibrating mass. Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. Further, the first sensor system is given a force rebalance signal FRB X1 and FRB Y1, the X axis calculated rotational speed Omega Y centered and the rotation speed Omega X and Y-axis around easily Do. In the example of FIG. 13, the first sensor system provides a negative rotational velocity about the X axis-Ω X1 and a negative rotational velocity about the Y axis-Ω Y1 .

第5のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、駆動軸をZ軸からX軸に変化させるように示されている。ここで、そのXおよびZ軸は、破線で示され、その遷移は、矢印442で示される。例として、X軸は、第4のキャリブレーション期間においてZ軸駆動信号DRVZ2を与えられた後に、X軸駆動信号DRVX2を与えられ始め得る。さらに、例として、Z軸電極は、フォースリバランス信号FRBZ2を与えられて、Z軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBY2を与えられて、振動マスをY軸について、第4のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第2のセンサシステムは、第5のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 During the fifth calibration period, the second sensor system is shown to change the drive axis from the Z axis to the X axis. Here, the X and Z axes are indicated by dashed lines, and the transitions are indicated by arrows 442. As an example, the X-axis may begin to receive the X-axis drive signal DRV X2 after being supplied with the Z-axis drive signal DRV Z2 in the fourth calibration period. Furthermore, as an example, the Z-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB Z2 to zero the vibrating mass for the Z axis, and may be provided with a force rebalance signal FRB Y2 for providing the vibrating mass for the Y axis It can be maintained at zero from the 4 calibration period. Therefore, the second sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the fifth calibration period.

図示440は、第3のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第5のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、X軸駆動信号DRVX3を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するX軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第3のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBY3およびFRBZ3を与えられて、それぞれのY軸を中心とした回転速度ΩYおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図13の例において、第3のセンサシステムは、Y軸を中心とした正の回転速度+ΩY3およびZ軸を中心とした正の回転速度+ΩZ3を与える。 The illustration 440 further shows the normal operating state of the third sensor system. During the fifth calibration period, the third sensor system is provided with the X-axis drive signal DRV X3 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the X-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, a third sensor system is given a force rebalance signal FRB Y3 and FRB Z3, facilitates the calculation of rotational speed Omega Z centered respective Y axis center and the rotational speed Omega Y and Z-axis Make it In the example of FIG. 13, the third sensor system provides a positive rotation speed + Ω Y3 around the Y axis and a positive rotation speed + Ω Z3 around the Z axis.

図14は、第6のキャリブレーション期間の図示例450を示す。第6のキャリブレーション期間は、図示440における第2のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に応答するなどして、図13の例における図示440によって示された第5のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。図示450は、第1のセンサシステムの通常動作状態を示す。第6のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、Z軸駆動信号DRVZ1を与えられ、振動マスの駆動軸に対応するZ軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第1のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX1およびFRBY1を与えられ、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびY軸を中心とした回転速度ΩYの計算を容易にする。図14の例において、第1のセンサシステムは、X軸を中心とした負の回転速度−ΩX1およびY軸を中心とした負の回転速度−ΩY1を与える。 FIG. 14 shows a graphical example 450 of a sixth calibration period. The sixth calibration period corresponds to the fifth calibration period illustrated by illustration 440 in the example of FIG. 13, such as in response to a complete transition of the drive and sense axes of the second sensor system in illustration 440. It may be a period immediately following. The illustration 450 shows the normal operating state of the first sensor system. In the sixth calibration period, the first sensor system is provided with the Z-axis drive signal DRV Z1 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the Z-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, the first sensor system is given a force rebalance signal FRB X1 and FRB Y1, to facilitate the calculation of the rotational speed around the X-axis Omega X and the rotational speed Omega Y around the Y axis . In the example of FIG. 14, the first sensor system provides a negative rotational velocity about the X axis −Ω X 1 and a negative rotational velocity about the Y axis −Ω Y 1 .

同様に、図示450は、第2のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第5のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第6のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、X軸駆動信号DRVX2を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するX軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第2のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBY2およびFRBZ2を与えられ、そのY軸を中心とした回転速度ΩYおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図14の例において、第2のセンサシステムは、Y軸を中心とした正の回転速度+ΩY2およびZ軸を中心とした正の回転速度+ΩZ2を与える。 Similarly, diagram 450 further illustrates the normal operating condition of the second sensor system. After changing the drive axis in the fifth calibration period, in the sixth calibration period, the second sensor system is supplied with the X-axis drive signal DRV X2, and X corresponding to the drive axis of the vibrating mass Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. Further, the second sensor system, given a force rebalance signal FRB Y2 and FRB Z2, to facilitate the calculation of the Y rotational speed around the axis Omega Y and rotational speed Omega Z around the Z axis . In the example of FIG. 14, the second sensor system provides a positive rotational speed + Ω Y2 about the Y axis and a positive rotational speed + Ω Z2 about the Z axis.

第6のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、駆動軸をX軸からY軸に変化させるように示されている。ここで、そのXおよびY軸は、破線で示され、その遷移は、矢印452で示される。例として、Y軸は、第5のキャリブレーション期間においてX軸駆動信号DRVX3を与えられた後に、Y軸駆動信号DRVY3を与えられ始め得る。さらに、例として、X軸電極は、フォースリバランス信号FRBX3を与えられて、X軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBZ3を与えられ、振動マスをZ軸について、第5のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第3のセンサシステムは、第6のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 During the sixth calibration period, the third sensor system is shown to change the drive axis from the X axis to the Y axis. Here, the X and Y axes are indicated by dashed lines and the transitions are indicated by arrows 452. As an example, the Y-axis may begin to be provided with the Y-axis drive signal DRV Y3 after being provided with the X-axis drive signal DRV X3 in the fifth calibration period. Furthermore, as an example, the X-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB X3 to make the vibrating mass zero for the X axis, and may be provided with a force rebalancing signal FRB Z3 ; It can be maintained at zero from the calibration period of Therefore, the third sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the sixth calibration period.

図15は、第7のキャリブレーション期間の図示例460を示す。第7のキャリブレーション期間は、図示450における第3のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に応答するなどして、図14の例における図示450によって示された第6のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。第7のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、駆動軸をZ軸からX軸に変化させるように示されている。ここで、そのXおよびZ軸は、破線で示され、その遷移は、矢印462で示される。例として、X軸は、第6のキャリブレーション期間においてZ軸駆動信号DRVZ1を与えられた後に、X軸駆動信号DRVX1を与えられ始め得る。さらに、例として、Z軸電極は、フォースリバランス信号FRBZ1を与えられて、Z軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBY1を与えられて、振動マスをY軸について、第6のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第1のセンサシステムは、第7のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 FIG. 15 shows a graphical example 460 of a seventh calibration period. The seventh calibration period is responsive to a complete transition of the drive and sense axes of the third sensor system in diagram 450, such as in response to the sixth calibration period illustrated by diagram 450 in the example of FIG. It may be a period immediately following. During the seventh calibration period, the first sensor system is shown to change the drive axis from the Z axis to the X axis. Here, the X and Z axes are indicated by dashed lines, and the transitions are indicated by arrows 462. As an example, the X-axis may begin to be provided with the X-axis drive signal DRV X1 after being provided with the Z-axis drive signal DRV Z1 in the sixth calibration period. Furthermore, as an example, the Z-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB Z1 to make the vibrating mass zero with respect to the Z axis, and may be provided with a force rebalance signal FRB Y1 with It can be maintained at zero from a calibration period of six. Therefore, the first sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the seventh calibration period.

また、図示460は、第2のセンサシステムの通常動作状態を示す。第7のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、X軸駆動信号DRVX2を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するX軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第2のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBY2およびFRBZ2を与えられて、そのY軸を中心とした回転速度ΩYおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図15の例において、第2のセンサシステムは、Y軸を中心とした正の回転速度+ΩY2およびZ軸を中心とした正の回転速度+ΩZ2を与える。 Also, an illustration 460 shows a normal operating state of the second sensor system. In the seventh calibration period, the second sensor system is provided with the X-axis drive signal DRV X2 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the X-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, the second sensor system, given a force rebalance signal FRB Y2 and FRB Z2, the calculation of the rotational speed around the Y axis Omega Y and rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 15, the second sensor system provides a positive rotational speed + Ω Y2 about the Y axis and a positive rotational speed + Ω Z2 about the Z axis.

同様に、図示460は、第3のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第6のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第7のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、Y軸駆動信号DRVY3を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するY軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第3のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX3およびFRBZ3を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図15の例において、第3のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX3およびZ軸を中心とした負の回転速度−ΩZ3を与える。 Similarly, diagram 460 further illustrates the normal operating condition of the third sensor system. After changing the drive axis in the sixth calibration period, in the seventh calibration period, the third sensor system is supplied with the Y-axis drive signal DRV Y3, and Y corresponding to the drive axis of the vibrating mass Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. Further, a third sensor system is given a force rebalance signal FRB X3 and FRB Z3, the calculation of the rotational speed around the X-axis Omega X and the rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 15, the third sensor system provides a positive rotation rate + Ω X3 around the X axis and a negative rotation rate −Ω Z3 around the Z axis.

図16は、第8のキャリブレーション期間の図示例470を示す。第8のキャリブレーション期間は、図示460における第1のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に応答するなどして、図15の例における図示460によって示された第7のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。図示470は、第1のセンサシステムの通常動作状態を示す。第7のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第8のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、X軸駆動信号DRVX1を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するX軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第1のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1を与えられて、そのY軸を中心とした回転速度ΩYおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図16の例において、第1のセンサシステムは、Y軸を中心とした正の回転速度+ΩY1およびZ軸を中心とした正の回転速度+ΩZ1を与える。 FIG. 16 shows an illustrative example 470 of an eighth calibration period. The eighth calibration period of the seventh calibration period illustrated by illustration 460 in the example of FIG. 15, such as in response to a complete transition of the drive and sense axes of the first sensor system in the illustration 460. It may be a period immediately following. Diagram 470 shows the normal operating condition of the first sensor system. After changing the drive axis in the seventh calibration period, in the eighth calibration period, the first sensor system is given an X-axis drive signal DRV X1 and X corresponding to the drive axis of the vibrating mass Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. Further, the first sensor system is given a force rebalance signal FRB Y1 and FRB Z1, the calculation of the rotational speed around the Y axis Omega Y and rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 16, the first sensor system provides a positive rotational speed + Ω Y1 about the Y axis and a positive rotational speed + Ω Z1 about the Z axis.

第8のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、駆動軸をX軸からY軸に変化させるように示されている。ここで、そのXおよびY軸は、破線で示され、その遷移は、矢印472で示される。例として、Y軸は、第7のキャリブレーション期間においてX軸駆動信号DRVX2を与えられた後に、Y軸駆動信号DRVY2を与えられ始め得る。さらに、例として、X軸電極は、フォースリバランス信号FRBX2を与えられて、X軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBZ2を与えられ、振動マスをZ軸について、第7のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第2のセンサシステムは、第8のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 During the eighth calibration period, the second sensor system is shown to change the drive axis from the X axis to the Y axis. Here, the X and Y axes are indicated by dashed lines, and the transitions are indicated by arrows 472. As an example, the Y-axis may begin to be provided with the Y-axis drive signal DRV Y2 after being provided with the X-axis drive signal DRV X2 in the seventh calibration period. Furthermore, as an example, the X-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB X2 to make the vibrating mass zero for the X axis, and may be provided with a force rebalancing signal FRB Z2 so that the vibrating mass is for the Z axis It can be maintained at zero from the calibration period of Therefore, the second sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the eighth calibration period.

図示470は、第3のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第8のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、Y軸駆動信号DRVY3を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するY軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第3のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX3およびFRBZ3を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図16の例において、第3のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX3およびZ軸を中心とした負の回転速度−ΩZ3を与える。 Drawing 470 further illustrates the normal operating condition of the third sensor system. During the eighth calibration period, the third sensor system is provided with the Y-axis drive signal DRV Y3 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the Y-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, a third sensor system is given a force rebalance signal FRB X3 and FRB Z3, the calculation of the rotational speed around the X-axis Omega X and the rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 16, the third sensor system provides a positive rotation rate + Ω X3 around the X axis and a negative rotation rate −Ω Z3 around the Z axis.

図17は、第9のキャリブレーション期間の図示例480を示す。第9のキャリブレーション期間は、図示470における第2のセンサシステムの駆動および感知軸の完全な遷移に応答するなどして、図16の例における図示480によって示された第8のキャリブレーション期間の直後に続く期間であり得る。図示480は、第1のセンサシステムの通常動作状態を示す。第9のキャリブレーション期間において、第1のセンサシステムは、X軸駆動信号DRVX1を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するX軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第1のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBY1およびFRBZ1を与えられて、そのY軸を中心とした回転速度ΩYおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図17の例において、第1のセンサシステムは、Y軸を中心とした正の回転速度+ΩY1およびZ軸を中心とした正の回転速度+ΩZ1を与える。 FIG. 17 shows an illustration 480 of a ninth calibration period. The ninth calibration period of the eighth calibration period illustrated by illustration 480 in the example of FIG. 16, such as in response to a complete transition of the drive and sense axes of the second sensor system in the illustration 470. It may be a period immediately following. Illustration 480 shows the normal operating condition of the first sensor system. In a ninth calibration period, the first sensor system is given an X-axis drive signal DRV X1 to provide in-plane periodic oscillatory motion along the X-axis corresponding to the drive axis of the oscillatory mass. Further, the first sensor system is given a force rebalance signal FRB Y1 and FRB Z1, the calculation of the rotational speed around the Y axis Omega Y and rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 17, the first sensor system provides a positive rotational speed + Ω Y1 about the Y axis and a positive rotational speed + Ω Z1 about the Z axis.

同様に、図示480は、第2のセンサシステムの通常動作状態をさらに示す。第8のキャリブレーション期間において駆動軸を変化させた後、第9のキャリブレーション期間において、第2のセンサシステムは、Y軸駆動信号DRVY2を与えられて、振動マスの駆動軸に対応するY軸に沿った面内周期振動運動を与える。さらに、第2のセンサシステムは、フォースリバランス信号FRBX2およびFRBZ2を与えられて、そのX軸を中心とした回転速度ΩXおよびZ軸を中心とした回転速度ΩZの計算を容易にする。図17の例において、第2のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX2およびZ軸を中心とした負の回転速度−ΩZ2を与える。 Similarly, diagram 480 further illustrates the normal operating condition of the second sensor system. After changing the drive axis in the eighth calibration period, in the ninth calibration period, the second sensor system is supplied with the Y-axis drive signal DRV Y2, and Y corresponding to the drive axis of the vibrating mass Provides in-plane periodic oscillatory motion along an axis. Further, the second sensor system, given a force rebalance signal FRB X2 and FRB Z2, the calculation of the rotational speed around the X-axis Omega X and the rotational speed Omega Z around the Z axis easily Do. In the example of FIG. 17, the second sensor system provides a positive rotation speed + Ω X2 around the X axis and a negative rotation speed −Ω Z2 around the Z axis.

第9のキャリブレーション期間において、第3のセンサシステムは、駆動軸をY軸からZ軸に変化させるように示されている。ここで、そのYおよびZ軸は、破線で示され、その遷移は、矢印482で示される。例として、Z軸は、第8のキャリブレーション期間においてY軸駆動信号DRVY3を与えられた後に、Z軸駆動信号DRVZ3を与えられ始め得る。さらに、例として、Y軸電極は、フォースリバランス信号FRBY3を与えられて、Y軸について振動マスをゼロにし得、フォースリバランス信号FRBX3を与えられ、振動マスをX軸について、第8のキャリブレーション期間からゼロに維持し得る。したがって、第3のセンサシステムは、第9のキャリブレーション期間において、回転速度ROTの計算の容易化を行っていない。 During the ninth calibration period, the third sensor system is shown to change the drive axis from the Y axis to the Z axis. Here, the Y and Z axes are indicated by dashed lines and the transitions are indicated by arrows 482. As an example, the Z-axis may begin to be provided with the Z-axis drive signal DRV Z3 after being provided with the Y-axis drive signal DRV Y3 in the eighth calibration period. Furthermore, as an example, the Y-axis electrode may be provided with a force rebalance signal FRB Y3 to make the vibrating mass zero for the Y axis, and may be provided with a force rebalancing signal FRB X3 . It can be maintained at zero from the calibration period of Therefore, the third sensor system does not facilitate calculation of the rotational speed ROT in the ninth calibration period.

図9〜17の例のセンサシステムを含む対応するジャイロスコープシステムは、このように、9つのキャリブレーション期間を連続して循環しており、所与の期間において、3つのセンサシステムのうちの1つは駆動軸を変化しているようにされ得る。例として、また、ジャイロスコープシステムは、通常動作モードを含み得る。通常動作モードにおいて、3つのセンサシステムの各々は、駆動軸に沿って駆動信号DRVを与えられる別々の直交軸を有する。センサシステムのうちの所与の1つに対する、駆動軸における回転および上記軸のうちの所与の1つを中心とした回転速度のそれぞれの差分測定に基づいて、ジャイロスコープコントローラ14は、また、センサシステムのキャリブレーションを行うように構成され得る。例として、プロセッサ24は、回転速度の差分測定に基づいてバイアスエラーを特定するように構成され得、回転速度の計算からのバイアスエラーをリアルタイムに実質的に相殺し得る。   The corresponding gyroscope system, including the sensor system of the example of FIGS. 9-17, thus circulates nine calibration periods continuously, one of three sensor systems in a given period. One can be made to change the drive axis. By way of example, the gyroscope system may also include a normal operating mode. In the normal operating mode, each of the three sensor systems has separate orthogonal axes provided with the drive signal DRV along the drive axis. Gyroscope controller 14 also determines, based on the respective differential measurements of rotation at the drive axis and rotation rate about a given one of said axes, for a given one of the sensor systems, It may be configured to perform calibration of the sensor system. As an example, processor 24 may be configured to identify bias errors based on differential measurements of rotational speed, and may substantially offset bias errors from the calculation of rotational speed in real time.

例として、図10および11の例において、第1のセンサシステムは、Z軸を中心とした負の回転速度−ΩZ1を与える。図16および17の例において、第1のセンサシステムは、Z軸を中心とした正の回転速度+ΩZ1を与える。同様に、図10および11の例において、第1のセンサシステムは、X軸を中心とした正の回転速度+ΩX1を与える。図13および14において、第1のセンサシステムは、X軸を中心とした負の回転速度−ΩX1を与える。同様に、図13および14において、第1のセンサシステムは、Y軸を中心とした負の回転速度−ΩY1を与える。図16および17の例において、第1のセンサシステムは、Y軸を中心とした正の回転速度+ΩY1を与える。したがって、第1のセンサシステムは、異なる期間の各々において、3つの直交軸の各々の正および負の回転速度Ωの計算を与えるように構成される。上記のように、所与の駆動軸に対するセンサシステム(例えば、センサシステム352、354、および356)のうちの1つに関連付けられたバイアスエラーはいずれも、2つの異なる期間の回転速度ROTの計算の間で互いに等しくかつ逆向きに実質的に相殺される。この結果、ジャイロスコープコントローラ14は、正および負の回転速度によって与えられる差分測定に基づいて、キャリブレーション期間にわたり第1のセンサシステムによって与えられる回転速度ΩX1、ΩY1、およびΩZ1の各々の測定のキャリブレーションを行うように構成され得る。言い換えると、バイアスエラーは、ジャイロスコープコントローラ14により差分測定に基づいて特定され得るので、バイアスエラーは、所与の時点でセンサシステムの回転速度の所与の計算において相殺され得る。 By way of example, in the example of FIGS. 10 and 11, the first sensor system provides a negative rotational velocity about the Z-axis-Ω Z1 . In the example of FIGS. 16 and 17, the first sensor system provides a positive rotational speed + Omega Z1 around the Z axis. Similarly, in the example of FIGS. 10 and 11, the first sensor system provides a positive rotational velocity about the X axis + Ω X1 . In FIGS. 13 and 14, the first sensor system provides a negative rotational velocity about the X axis-Ω X1 . Similarly, in FIGS. 13 and 14, the first sensor system provides a negative rotational velocity about the Y axis-Ω Y1 . In the example of FIGS. 16 and 17, the first sensor system provides a positive rotation rate + Ω Y1 about the Y axis. Thus, the first sensor system is configured to provide a calculation of positive and negative rotational speeds Ω of each of the three orthogonal axes in each of the different time periods. As noted above, any bias error associated with one of the sensor systems (eg, sensor systems 352, 354, and 356) for a given drive axis may calculate the rotational speed ROT for two different time periods Between and substantially offset each other equally and reversely. As a result, the gyroscope controller 14 determines, based on the differential measurements given by the positive and negative rotational speeds, each of the rotational speeds Ω X1 , Ω Y1 and Ω Z1 provided by the first sensor system over a calibration period. It may be configured to perform calibration of the measurement. In other words, bias errors may be identified based on differential measurements by gyroscope controller 14 so that bias errors may be offset in a given calculation of the rotational speed of the sensor system at a given point in time.

同様に、第2および第3のセンサシステムは、9つのキャリブレーション期間にわたって同様にキャリブレーションされ得る。特に、第2のセンサシステムは、図9および17の例において計算された回転速度+ΩX2に対する図11および12の例において計算された回転速度−ΩX2に基づいて、X軸を中心とした回転速度についてキャリブレーションされ得る。また、第2のセンサシステムは、図14および15の例において計算された回転速度+ΩY2に対する図11および12の例において計算された回転速度−ΩY2に基づいて、Y軸を中心とした回転速度についてキャリブレーションされ得る。また、第2のセンサシステムは、図14および15の例において計算された回転速度+ΩZ2に対する図9および17の例において計算された回転速度−ΩZ2に基づいて、Z軸を中心とした回転速度についてキャリブレーションされ得る。同様に、第3のセンサシステムは、図15および16の例において計算された回転速度+ΩX3に対する図9および10の例において計算された回転速度−ΩX3に基づいて、X軸を中心とした回転速度についてキャリブレーションされ得る。また、第3のセンサシステムは、図12および13の例において計算された回転速度+ΩY3に対する図9および10の例において計算された回転速度−ΩY3に基づいて、Y軸を中心とした回転速度についてキャリブレーションされ得る。また、第3のセンサシステムは、図12および13の例において計算された回転速度+ΩZ3に対する図15および16の例において計算された回転速度−ΩZ3に基づいて、Z軸を中心とした回転速度についてキャリブレーションされ得る。したがって、ジャイロスコープシステム10は、ジャイロスコープシステム10の3つの直交軸のすべてを中心とした回転速度を求めるためのジャイロスコープシステム10の通常動作を中断することなく、実質的に連続してキャリブレーションされ得る。 Similarly, the second and third sensor systems may be similarly calibrated over nine calibration periods. In particular the rotation, the second sensor system, based on the rotational speed - [omega] X2 calculated in the example of FIGS. 11 and 12 with respect to the rotational speed + Omega X2 calculated in the example of FIGS. 9 and 17, around the X axis It can be calibrated for speed. The rotation, the second sensor system, based on the rotational speed - [omega] Y2 calculated in the example of FIGS. 11 and 12 with respect to the rotational speed + Omega Y2 calculated in the example of FIGS. 14 and 15, around the Y axis It can be calibrated for speed. The rotation, the second sensor system, based on the rotational speed - [omega] Z2 calculated in the example of FIG. 9 and 17 with respect to the rotational speed + Omega Z2 calculated in the example of FIGS. 14 and 15, around the Z axis It can be calibrated for speed. Similarly, the third sensor system, based on the rotational speed - [omega] X3 calculated in the example of FIG. 9 and 10 with respect to the rotational speed + Omega X3 calculated in the example of FIGS. 15 and 16, around the X axis It can be calibrated for rotational speed. The rotation, the third sensor system, based on the rotational speed - [omega] Y3 calculated in the example of FIG. 9 and 10 with respect to the rotational speed + Omega Y3 calculated in the example of FIGS. 12 and 13, around the Y axis It can be calibrated for speed. The rotation, the third sensor system, based on the rotational speed - [omega] Z3 calculated in the example of FIGS. 15 and 16 with respect to the rotational speed + Omega Z3 calculated in the example of FIGS. 12 and 13, around the Z axis It can be calibrated for speed. Thus, gyroscope system 10 calibrates substantially continuously without interrupting normal operation of gyroscope system 10 to determine rotational rates about all three orthogonal axes of gyroscope system 10. It can be done.

上記の構造的および機能的な特徴を鑑みれば、本発明の種々の局面における方法は、図18を参照することによってより良く理解される。なお、説明を簡単にするために図18の方法は、逐次的に実行されるように図示および説明されるが、本発明は、例示の順序に限定されない。本明細書の図示および説明とは別に、本発明にしたがい、いくつかの局面は、異なる順序で実行され得、および/または他の局面と同時に実行され得る。さらに、本発明のある局面の方法を実現するために、すべての例示の特徴を必ずしも必要としない。   In view of the above structural and functional features, the method in various aspects of the present invention may be better understood by referring to FIG. Although the method of FIG. 18 is illustrated and described as being performed sequentially for ease of explanation, the present invention is not limited to the illustrated order. Aside from the illustrations and descriptions herein, in accordance with the present invention, several aspects may be performed in a different order and / or may be performed concurrently with other aspects. Moreover, not all illustrated features may be required to implement the methodologies of certain aspects of the present invention.

図18は、3つの直交軸の各々を中心とした回転を、ジャイロスコープシステム(例えば、前記ジャイロスコープシステム10)を介して測定する一例の方法500を示す。ステップ502において、第1の期間(例えば、図示400の第1のキャリブレーション期間)において、駆動信号(例えば、駆動信号DRV)が第1の電極(例えば、複数組の電極18、20、22のうちの1つ)に与えられて、駆動力を振動マス(例えば、振動マス16)に3つの直交軸のうちの第1の軸に沿って与える。ステップ504において、第1の期間において、第1のフォースリバランス信号(例えば、フォースリバランス信号FRB)が第2の電極(例えば、複数組の電極18、20、22のうちの別の1つ)に与えられて、第1のフォースリバランスを振動マスに3つの直交軸うちの第2の軸の向きに与え、第1のフォースリバランス信号に基づいて、ジャイロスコープシステムの第2の軸を中心とした回転を求める。ステップ506において、第1の期間において、第2のフォースリバランス信号が第3の電極(例えば、複数組の電極18、20、22のうちの別の1つ)に与えられて、第2のフォースリバランスを振動マスに3つの直交軸のうちの第3の軸に与え、第2のフォースリバランス信号に基づいて、ジャイロスコープシステムの第3の軸を中心とした回転を求める。ステップ508において、第2の期間(例えば、図示410の第2のキャリブレーション期間)において、駆動信号が第2の電極に与えられて、駆動力を振動マスに第2の軸に沿って与える。ステップ510において、第2の期間において、第1のフォースリバランス信号が第1の電極に与えられ、第1のフォースリバランスを振動マスに第1の軸の向きに与え、第1のフォースリバランス信号に基づいて第1の軸を中心としたジャイロスコープシステムの回転を求める。   FIG. 18 illustrates an example method 500 of measuring rotation about each of three orthogonal axes via a gyroscope system (e.g., the gyroscope system 10). In step 502, in the first period (for example, the first calibration period shown in FIG. 400), the drive signal (for example, the drive signal DRV) has the first electrode (for example, a plurality of pairs of electrodes 18, 20, 22). And one) to apply a driving force to the vibrating mass (e.g., vibrating mass 16) along a first of three orthogonal axes. In step 504, in a first time period, a first force rebalance signal (eg, force rebalance signal FRB) is coupled to a second electrode (eg, another one of the plurality of sets of electrodes 18, 20, 22). A first force rebalance to the vibrating mass in the direction of a second one of the three orthogonal axes, and based on the first force rebalance signal, the second axis of the gyroscope system Find a rotation around. At step 506, a second force rebalance signal is provided to a third electrode (eg, another one of the plurality of sets of electrodes 18, 20, 22) for a first time period to generate a second force rebalance signal. Force rebalance is applied to the vibrating mass on the third of three orthogonal axes, and based on the second force rebalance signal, the rotation of the gyroscope system about the third axis is determined. At step 508, a drive signal is applied to the second electrode in a second period (e.g., a second calibration period of illustration 410) to apply a drive force to the vibrating mass along a second axis. In step 510, in a second time period, a first force rebalance signal is applied to the first electrode to apply a first force rebalance to the vibrating mass in a direction of a first axis, a first force rebalance. The rotation of the gyroscope system about the first axis is determined based on the balance signal.

上記は、本発明の例である。本発明を説明する目的において構成要素や方法の考えられ得るすべての組み合わせを説明することは当然ながらできないが、当業者には、本発明の多くのさらなる組み合わせや並び替えがあり得ることが理解される。したがって、本発明には、添付の特許請求の範囲を含む、本願の範囲に含まれるすべてのそのような変更、改良、および変例が含まれることが意図される。さらに、本明細書や特許請求の範囲に記載の要素(「1つの要素」、「ある要素」、「第1の要素」、「別の要素」、それらに均等なものなど)は、そのような要素が1つ以上含まれると解釈され、そのような要素が2つ以上であることを必須としないし、また排除もしない。本明細書において、用語「含む」は、含むことを意味するが、それに限定されない。用語「基づく」は、少なくとも部分的に基づくことを意味する。   The above is an example of the present invention. While it is of course not possible to describe every conceivable combination of components and methods for the purpose of illustrating the invention, it is understood by those skilled in the art that there may be many additional combinations and permutations of the invention. Ru. Accordingly, the present invention is intended to embrace all such alterations, modifications, and variations that fall within the scope of the present application, including the appended claims. Furthermore, elements described in the present specification and claims ("one element", "an element", "first element", "another element", equivalents thereof, etc.) are Elements are considered to be included, and it is not mandatory or excluded that such elements be more than one. As used herein, the term "comprising" is meant to be inclusive, but not limiting. The term "based on" means based at least in part.

Claims (15)

振動マスと、それぞれが、駆動力およびフォースリバランスのうちの1つを前記振動マスに3つの直交軸の各々の向きに与えるように配置された複数の電極とを備えるセンサシステムと、
前記複数の電極のうちの第1の電極に与えられる駆動信号を生成することにより、前記駆動力を与えて、前記3つの直交軸のうちの第1の軸に沿った前記振動マスの面内周期振動運動を容易にし、かつ、3つの直交軸のうちの第2の軸および第3の軸にそれぞれ関連付けられた、前記複数の電極のうちの第2の電極および第3の電極の各々に与えられるフォースリバランス信号を生成して、前記3つの直交軸の前記第2の軸および前記第3の軸のそれぞれを中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めるジャイロスコープコントローラと
を備えるジャイロスコープシステム。
A sensor system comprising: a vibrating mass; and a plurality of electrodes, each arranged to apply one of a driving force and a force rebalance to said vibrating mass in each of three orthogonal axes in an orientation.
The drive force is applied by generating a drive signal applied to a first electrode of the plurality of electrodes, and the in-plane of the vibrating mass along a first axis of the three orthogonal axes. To each of the second and third electrodes of the plurality of electrodes that facilitate periodic oscillatory motion and are respectively associated with the second and third axes of the three orthogonal axes Gyroscope comprising a given force rebalance signal to determine rotation of the gyroscope system about each of the second and third axes of the three orthogonal axes system.
前記ジャイロスコープコントローラは、異なる期間の各々において、前記駆動信号を前記第1の軸に関連付けられた複数のセンサのうちの1つに交互に与えて、前記フォースリバランス信号を前記複数のセンサのうちの他のセンサに交互に与え、前記異なる期間の各々において前記第2の軸および前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの前記回転を求めるように構成された、請求項1に記載のシステム。   The gyroscope controller alternately provides the drive signal to one of a plurality of sensors associated with the first axis in each of different time periods to provide the force rebalance signal of the plurality of sensors. 2. The method according to claim 1, wherein the rotation of the gyroscope system about the second axis and the third axis is determined in each of the different time periods, alternately given to another of the sensors. System described. 前記ジャイロスコープコントローラは、第1の期間において前記第2および第3の直交軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めるために、前記フォースリバランス信号を前記第2および第3の電極に同時に印加しながら、前記駆動信号を前記第1の電極に与え、第2の期間において前記ジャイロスコープシステムの前記第1および第3の直交軸を中心とした回転を求めるために、前記フォースリバランス信号を前記第1および第3の電極に同時に印加しながら、前記駆動信号を前記第2の電極に与え、第2の期間において前記第1および第2の直交軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めるために、前記フォースリバランス信号を前記第1および第2の電極に同時に印加しながら、前記駆動信号を前記第3の電極に与えるように構成された、請求項2に記載のシステム。   The gyroscope controller applies the force rebalance signal to the second and third electrodes to determine rotation of the gyroscope system about the second and third orthogonal axes during a first time period. The force rebalance is applied to apply the drive signal to the first electrode while applying simultaneously, and to determine rotation of the gyroscope system about the first and third orthogonal axes in a second period. The gyroscope system with the drive signal applied to the second electrode while simultaneously applying a signal to the first and third electrodes, and centered on the first and second orthogonal axes in a second period To simultaneously apply the force rebalance signal to the first and second electrodes to determine the rotation of the Configured to provide the third electrode system of claim 2. 前記センサシステムは、複数の振動マスを備え、前記複数の電極は、駆動力およびフォースリバランスのうちの1つを前記複数の振動マスの各々に3つの直交軸の各々の向きに与えるように配置される、請求項1に記載のシステム。   The sensor system comprises a plurality of vibrating masses, wherein the plurality of electrodes imparts one of a driving force and a force rebalance to each of the plurality of vibrating masses in the orientation of each of three orthogonal axes. The system of claim 1 disposed. 前記複数の振動マスは、一対の振動マスを備え、前記ジャイロスコープコントローラは、前記一対の振動マスの各振動マスの前記複数の電極の前記第1の電極に与えられる前記駆動信号を生成することにより、前記駆動力を与えて、前記振動マスの各々の前記3つの直交軸の前記第1の軸に沿って互いに等しくかつ逆向きの面内周期振動運動を容易にするように構成された、請求項4に記載のシステム。   The plurality of vibrating masses comprises a pair of vibrating masses, and the gyroscope controller generates the drive signal to be applied to the first electrode of the plurality of electrodes of each vibrating mass of the pair of vibrating masses. By providing the driving force to facilitate equal and opposite in-plane periodic oscillatory motion along the first axis of the three orthogonal axes of each of the oscillatory masses, The system of claim 4. 前記ジャイロスコープシステムは、複数のセンサシステムを備え、前記ジャイロスコープコントローラは、前記複数のセンサシステムのうちの第1のセンサシステムの前記第1の電極に与えられる前記駆動信号を生成して、前記第1のセンサシステムに関連付けられた前記振動マスの前記3つの直交軸のうちの前記第1の軸に沿った面内周期振動運動を容易にし、前記複数のセンサシステムのうちの第2のセンサシステムの前記第2の電極に与えられる前記駆動信号を生成して、前記第2のセンサシステムに関連付けられた前記振動マスの前記3つの直交軸のうちの前記第2の軸に沿った面内周期振動運動を容易にするように構成され、
前記ジャイロスコープコントローラは、前記第1のセンサシステムの前記第2の電極および前記第3の電極の各々に、ならびに前記第2のセンサシステムの前記第1の電極および前記第3の電極に与えられる前記フォースリバランス信号を生成して、前記3つの直交軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めるようにさらに構成されている、請求項1に記載のシステム。
The gyroscope system comprises a plurality of sensor systems, and the gyroscope controller generates the drive signal to be applied to the first electrode of a first sensor system of the plurality of sensor systems to perform the driving signal. Facilitating in-plane periodic oscillatory motion along the first of the three orthogonal axes of the vibrating mass associated with the first sensor system, the second sensor of the plurality of sensor systems Generating the drive signal applied to the second electrode of the system, in a plane along the second of the three orthogonal axes of the vibrating mass associated with the second sensor system Configured to facilitate periodic oscillatory motion,
The gyroscope controller is provided to each of the second electrode and the third electrode of the first sensor system, and to the first electrode and the third electrode of the second sensor system. The system of claim 1, further configured to generate the force rebalance signal to determine rotation of the gyroscope system about the three orthogonal axes.
前記複数のセンサシステムは、共通の平面上に配置される、請求項6に記載のシステム。   The system of claim 6, wherein the plurality of sensor systems are disposed on a common plane. 前記複数のセンサシステムは、
前記ジャイロスコープコントローラを介して、前記第2の軸および前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転の計算を容易にするように前記第1の軸の向きに駆動される第1のセンサシステムと、
前記ジャイロスコープコントローラを介して、前記第1の軸および前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転の計算を容易にするように前記第2の軸の向きに駆動される第2のセンサシステムと、
前記ジャイロスコープコントローラを介して、前記第1の軸および前記第2の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転の計算を容易にするように前記第3の軸の向きに駆動される第3のセンサシステムと
を備える、請求項6に記載のシステム。
The plurality of sensor systems are
A first driven in the direction of the first axis to facilitate calculation of rotation of the gyroscope system about the second axis and the third axis via the gyroscope controller Sensor systems, and
A second driven in the direction of the second axis to facilitate calculation of rotation of the gyroscope system about the first axis and the third axis via the gyroscope controller Sensor systems, and
A third driven in the direction of the third axis to facilitate calculation of rotation of the gyroscope system about the first axis and the second axis via the gyroscope controller The system of claim 6, comprising the sensor system of
前記ジャイロスコープコントローラは、前記第1の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を、前記第2および第3のセンサシステムを介して差分計算し、前記第2の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を、前記第1および第3のセンサシステムを介して差分計算し、前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を、前記それぞれの第2および第3のセンサシステムを介して差分計算するように構成された、請求項8に記載のシステム。   The gyroscope controller calculates a difference between the rotation of the gyroscope system about the first axis through the second and third sensor systems, and the gyro about the second axis. The rotation of the scope system is differentially calculated through the first and third sensor systems, and the rotation of the gyroscope system about the third axis is referred to the respective second and third sensor systems The system of claim 8, wherein the system is configured to calculate differences via. 前記ジャイロスコープコントローラは、複数の期間の各々において前記駆動信号を介して前記第1、第2、および第3のセンサシステムの各々が沿って駆動される前記軸を交互に変化させて、前記第1、第2、および第3のセンサシステムの各々についての前記複数の期間のうちの2つにおける前記直交軸のうちの所与の1つを中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転の差分計算に基づいて、前記第1、第2、および第3のセンサシステムのキャリブレーションを交互に行うように構成された、請求項8に記載のシステム。   The gyroscope controller alternates the axis along which each of the first, second, and third sensor systems are driven through the drive signal in each of a plurality of time periods. For differential calculation of rotation of the gyroscope system about a given one of the orthogonal axes in two of the plurality of time periods for each of the first, second and third sensor systems 9. The system of claim 8, configured to alternately calibrate the first, second, and third sensor systems based thereon. ジャイロスコープシステムを介して、3つの直交軸の各々を中心とした回転を測定するための方法であって、
第1の期間において、駆動信号を第1の電極に与えて、駆動力を振動マスに前記3つの直交軸のうちの第1の軸に沿って与えることと、
前記第1の期間において、第1のフォースリバランス信号を第2の電極に与えて、第1のフォースリバランスを前記振動マスに前記3つの直交軸のうちの第2の軸の向きに与え、前記第1のフォースリバランス信号に基づいて前記第2の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと、
前記第1の期間において、第2のフォースリバランス信号を第3の電極に与えて、第2のフォースリバランスを前記振動マスに前記3つの直交軸のうちの第3の軸の向きに与え、前記第2のフォースリバランス信号に基づいて前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと、
第2の期間において、前記駆動信号を前記第2の電極に与えて、前記駆動力を前記振動マスに前記第2の軸に沿って与えることと、
前記第2の期間において、前記第1のフォースリバランス信号を前記第1の電極に与えて、前記第1のフォースリバランスを前記振動マスに前記第1の軸の向きに与え、前記第1のフォースリバランス信号に基づいて前記第1の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと、
を含む方法。
A method for measuring rotation about each of three orthogonal axes via a gyroscope system,
Applying a drive signal to the first electrode during a first time period to apply a drive force to the vibrating mass along a first one of the three orthogonal axes;
During the first period, a first force rebalance signal is applied to the second electrode to apply the first force rebalance to the vibrating mass in the direction of the second of the three orthogonal axes. Determining the rotation of the gyroscope system about the second axis based on the first force rebalance signal;
In the first period, a second force rebalance signal is applied to a third electrode to apply a second force rebalance to the vibrating mass in the direction of a third one of the three orthogonal axes. Determining the rotation of the gyroscope system about the third axis based on the second force rebalance signal;
Applying the drive signal to the second electrode during a second period to apply the drive force to the vibrating mass along the second axis;
During the second period, the first force rebalance signal is applied to the first electrode to apply the first force rebalance to the vibrating mass in the direction of the first axis; Determining the rotation of the gyroscope system about the first axis based on a force rebalance signal of
Method including.
前記第2の期間において、前記第2のフォースリバランス信号を前記第3の電極に与えて、前記第2のフォースリバランスを前記振動マスに前記第3の軸の向きに与え、前記第2のフォースリバランス信号に基づいて前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることさらに含む、請求項11に記載の方法。   During the second period, the second force rebalance signal is applied to the third electrode to apply the second force rebalance to the vibrating mass in the direction of the third axis, and the second The method of claim 11, further comprising: determining rotation of the gyroscope system about the third axis based on a force rebalance signal of. 前記第2のフォースリバランス信号を前記第3の電極に与えることは、前記第1および第2の期間において、前記第2のフォースリバランス信号に基づいて前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を差分計算して、前記第2のフォースリバランス信号に基づく前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転の計算に対して、前記ジャイロスコープシステムのキャリブレーションを行うことを含む、請求項12に記載の方法。   The application of the second force rebalance signal to the third electrode may be performed based on the second force rebalance signal centered on the third axis during the first and second periods. Calibration of the gyroscope system relative to the calculation of the rotation of the gyroscope system about the third axis based on the second force rebalance signal by differentially calculating the rotation of the gyroscope system 13. The method of claim 12, comprising performing. 第3の期間において、前記駆動信号を前記第3の電極に与えて、前記駆動力を前記振動マスに前記第3の軸に沿って与えることと、
前記第3の期間において、前記第1のフォースリバランス信号を前記第1の電極に与えて、前記第1のフォースリバランスを前記振動マスに前記第1の軸の向きに与え、前記第1のフォースリバランス信号に基づいて前記第1の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと、
前記第3の期間において、前記第2のフォースリバランス信号を前記第2の電極に与えて、前記第2のフォースリバランスを前記振動マスに前記第2の軸の向きに与え、前記第2のフォースリバランス信号に基づいて前記第2の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと、
をさらに含む、請求項11に記載の方法。
Applying the drive signal to the third electrode in a third period to apply the drive force to the vibrating mass along the third axis;
During the third period, the first force rebalance signal is applied to the first electrode to apply the first force rebalance to the vibrating mass in the direction of the first axis; Determining the rotation of the gyroscope system about the first axis based on a force rebalance signal of
During the third period, the second force rebalance signal is applied to the second electrode to apply the second force rebalance to the vibrating mass in the direction of the second axis; Determining the rotation of said gyroscope system about said second axis based on the force rebalance signal of
The method of claim 11, further comprising
前記振動マスは、第1のセンサシステムに関連付けられた第1の振動マスであり、前記駆動信号は、第1の駆動信号であり、前記方法は、
前記第1の期間において、第2の駆動信号を第4の電極に与えて、第2の駆動力を第2のセンサシステムに関連付けられた第2の振動マスに前記第2の軸に沿って与えることと、
前記第1の期間において、第3のフォースリバランス信号を第5の電極に与えて、第3のフォースリバランスを前記第2の振動マスに前記第1の軸の向きに与え、前記第3のフォースリバランス信号に基づいて前記第1の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと、
前記第1の期間において、第4のフォースリバランス信号を第6の電極に与えて、第4のフォースリバランスを前記第2の振動マスに前記第3の軸の向きに与え、前記第4のフォースリバランス信号に基づいて前記第3の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと、
前記第2の期間において、前記第2の駆動信号を前記第4の電極に与えて、前記駆動力を前記第2の振動マスに前記第1の軸に沿って与えることと、
前記第2の期間において、前記第3のフォースリバランス信号を前記第5の電極に与えて、前記第3のフォースリバランスを前記第2の振動マスに前記第2の軸の向きに与え、前記第3のフォースリバランス信号に基づいて前記第2の軸を中心とした前記ジャイロスコープシステムの回転を求めることと
をさらに含む、請求項11に記載の方法。
The vibrating mass is a first vibrating mass associated with a first sensor system, the drive signal is a first drive signal, and the method comprises
During the first period, a second drive signal is applied to a fourth electrode to drive a second drive force to a second vibrating mass associated with a second sensor system along the second axis. Giving and
During the first period, a third force rebalance signal is applied to a fifth electrode to apply a third force rebalance to the second vibrating mass in the direction of the first axis, and the third Determining the rotation of the gyroscope system about the first axis based on a force rebalance signal of
In the first period, a fourth force rebalance signal is applied to a sixth electrode to apply a fourth force rebalance to the second vibrating mass in the direction of the third axis, the fourth Determining the rotation of the gyroscope system about the third axis based on the force rebalance signal of
Applying the second drive signal to the fourth electrode during the second period to apply the drive force to the second vibrating mass along the first axis;
Applying the third force rebalance signal to the fifth electrode in the second period to apply the third force rebalance to the second vibrating mass in the direction of the second axis; The method of claim 11, further comprising: determining rotation of the gyroscope system about the second axis based on the third force rebalance signal.
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